f1db679c2b5db2f4fa8543519595cf32cc8d0e62
[linux-2.6-block.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static int slab_early_init = 1;
217
218 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
219
220 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
221 {
222         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
223         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
224         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
225         parent->shared = NULL;
226         parent->alien = NULL;
227         parent->colour_next = 0;
228         spin_lock_init(&parent->list_lock);
229         parent->free_objects = 0;
230         parent->free_touched = 0;
231 }
232
233 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
234         do {                                                            \
235                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
236                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
237         } while (0)
238
239 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
240         do {                                                            \
241         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
242         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
243         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
244         } while (0)
245
246 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
247 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
248 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
249 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
250
251 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
252 /*
253  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
254  * cpucache drain/refill cycles.
255  *
256  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
257  * which could lock up otherwise freeable slabs.
258  */
259 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
260 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
261
262 #if STATS
263 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
264 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
265 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
266 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
267 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
268 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
269         do {                                                            \
270                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
271                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
272         } while (0)
273 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
274 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
275 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
276 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
277 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
278         do {                                                            \
279                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
280                         (x)->max_freeable = i;                          \
281         } while (0)
282 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
283 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
284 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
285 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
286 #else
287 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
288 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
289 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
290 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
291 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
292 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
293 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
294 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
295 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
296 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
297 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
299 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
300 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
301 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
302 #endif
303
304 #if DEBUG
305
306 /*
307  * memory layout of objects:
308  * 0            : objp
309  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
310  *              the end of an object is aligned with the end of the real
311  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
312  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
313  *              redzone word.
314  * cachep->obj_offset: The real object.
315  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
316  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
317  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
318  */
319 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
320 {
321         return cachep->obj_offset;
322 }
323
324 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
325 {
326         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
327         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
328                                       sizeof(unsigned long long));
329 }
330
331 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
332 {
333         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
334         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
335                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
336                                               sizeof(unsigned long long) -
337                                               REDZONE_ALIGN);
338         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
339                                        sizeof(unsigned long long));
340 }
341
342 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
343 {
344         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
345         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
346 }
347
348 #else
349
350 #define obj_offset(x)                   0
351 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
352 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
353 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
354
355 #endif
356
357 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
358
359 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
360 {
361         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
362 }
363
364 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
365 {
366         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
367 }
368
369 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
370 {
371         if (is_store_user_clean(cachep))
372                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
373 }
374
375 #else
376 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
377
378 #endif
379
380 /*
381  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
382  * overridden on the command line.
383  */
384 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
385 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
386 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
387 static bool slab_max_order_set __initdata;
388
389 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
390 {
391         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
392         return page->slab_cache;
393 }
394
395 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
396                                  unsigned int idx)
397 {
398         return page->s_mem + cache->size * idx;
399 }
400
401 /*
402  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
403  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
404  *   we can replace (offset / cache->size) by
405  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
406  */
407 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
408                                         const struct page *page, void *obj)
409 {
410         u32 offset = (obj - page->s_mem);
411         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
412 }
413
414 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
415 /* internal cache of cache description objs */
416 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
417         .batchcount = 1,
418         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
419         .shared = 1,
420         .size = sizeof(struct kmem_cache),
421         .name = "kmem_cache",
422 };
423
424 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
425
426 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
427 {
428         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
429 }
430
431 /*
432  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
433  */
434 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
435                 unsigned long flags, size_t *left_over)
436 {
437         unsigned int num;
438         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
439
440         /*
441          * The slab management structure can be either off the slab or
442          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
443          * slab is used for:
444          *
445          * - @buffer_size bytes for each object
446          * - One freelist_idx_t for each object
447          *
448          * We don't need to consider alignment of freelist because
449          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
450          * at the correct alignment.
451          *
452          * If the slab management structure is off the slab, then the
453          * alignment will already be calculated into the size. Because
454          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
455          * correct alignment when allocated.
456          */
457         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
458                 num = slab_size / buffer_size;
459                 *left_over = slab_size % buffer_size;
460         } else {
461                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
462                 *left_over = slab_size %
463                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
464         }
465
466         return num;
467 }
468
469 #if DEBUG
470 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
471
472 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
473                         char *msg)
474 {
475         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
476                function, cachep->name, msg);
477         dump_stack();
478         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
479 }
480 #endif
481
482 /*
483  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
484  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
485  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
486  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
487  * line
488   */
489
490 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
491 static int __init noaliencache_setup(char *s)
492 {
493         use_alien_caches = 0;
494         return 1;
495 }
496 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
497
498 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
499 {
500         get_option(&str, &slab_max_order);
501         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
502                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
503         slab_max_order_set = true;
504
505         return 1;
506 }
507 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
508
509 #ifdef CONFIG_NUMA
510 /*
511  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
512  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
513  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
514  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
515  */
516 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
517
518 static void init_reap_node(int cpu)
519 {
520         int node;
521
522         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
523         if (node == MAX_NUMNODES)
524                 node = first_node(node_online_map);
525
526         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
527 }
528
529 static void next_reap_node(void)
530 {
531         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
532
533         node = next_node(node, node_online_map);
534         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
535                 node = first_node(node_online_map);
536         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
537 }
538
539 #else
540 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
541 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
542 #endif
543
544 /*
545  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
546  * via the workqueue/eventd.
547  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
548  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
549  * lock.
550  */
551 static void start_cpu_timer(int cpu)
552 {
553         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
554
555         /*
556          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
557          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
558          * at that time.
559          */
560         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
561                 init_reap_node(cpu);
562                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
563                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
564                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
565         }
566 }
567
568 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
569 {
570         /*
571          * The array_cache structures contain pointers to free object.
572          * However, when such objects are allocated or transferred to another
573          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
574          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
575          * not scan such objects.
576          */
577         kmemleak_no_scan(ac);
578         if (ac) {
579                 ac->avail = 0;
580                 ac->limit = limit;
581                 ac->batchcount = batch;
582                 ac->touched = 0;
583         }
584 }
585
586 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
587                                             int batchcount, gfp_t gfp)
588 {
589         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
590         struct array_cache *ac = NULL;
591
592         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
593         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
594         return ac;
595 }
596
597 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
598                                         struct page *page, void *objp)
599 {
600         struct kmem_cache_node *n;
601         int page_node;
602         LIST_HEAD(list);
603
604         page_node = page_to_nid(page);
605         n = get_node(cachep, page_node);
606
607         spin_lock(&n->list_lock);
608         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
609         spin_unlock(&n->list_lock);
610
611         slabs_destroy(cachep, &list);
612 }
613
614 /*
615  * Transfer objects in one arraycache to another.
616  * Locking must be handled by the caller.
617  *
618  * Return the number of entries transferred.
619  */
620 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
621                 struct array_cache *from, unsigned int max)
622 {
623         /* Figure out how many entries to transfer */
624         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
625
626         if (!nr)
627                 return 0;
628
629         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
630                         sizeof(void *) *nr);
631
632         from->avail -= nr;
633         to->avail += nr;
634         return nr;
635 }
636
637 #ifndef CONFIG_NUMA
638
639 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
640 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
641
642 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
643                                                 int limit, gfp_t gfp)
644 {
645         return NULL;
646 }
647
648 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
649 {
650 }
651
652 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
653 {
654         return 0;
655 }
656
657 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
658                 gfp_t flags)
659 {
660         return NULL;
661 }
662
663 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
664                  gfp_t flags, int nodeid)
665 {
666         return NULL;
667 }
668
669 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
670 {
671         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
672 }
673
674 #else   /* CONFIG_NUMA */
675
676 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
677 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
678
679 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
680                                                 int batch, gfp_t gfp)
681 {
682         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
683         struct alien_cache *alc = NULL;
684
685         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
686         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
687         spin_lock_init(&alc->lock);
688         return alc;
689 }
690
691 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
692 {
693         struct alien_cache **alc_ptr;
694         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
695         int i;
696
697         if (limit > 1)
698                 limit = 12;
699         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
700         if (!alc_ptr)
701                 return NULL;
702
703         for_each_node(i) {
704                 if (i == node || !node_online(i))
705                         continue;
706                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
707                 if (!alc_ptr[i]) {
708                         for (i--; i >= 0; i--)
709                                 kfree(alc_ptr[i]);
710                         kfree(alc_ptr);
711                         return NULL;
712                 }
713         }
714         return alc_ptr;
715 }
716
717 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
718 {
719         int i;
720
721         if (!alc_ptr)
722                 return;
723         for_each_node(i)
724             kfree(alc_ptr[i]);
725         kfree(alc_ptr);
726 }
727
728 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
729                                 struct array_cache *ac, int node,
730                                 struct list_head *list)
731 {
732         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
733
734         if (ac->avail) {
735                 spin_lock(&n->list_lock);
736                 /*
737                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
738                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
739                  * into the free lists and getting them back later.
740                  */
741                 if (n->shared)
742                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
743
744                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
745                 ac->avail = 0;
746                 spin_unlock(&n->list_lock);
747         }
748 }
749
750 /*
751  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
752  */
753 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
754 {
755         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
756
757         if (n->alien) {
758                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
759                 struct array_cache *ac;
760
761                 if (alc) {
762                         ac = &alc->ac;
763                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
764                                 LIST_HEAD(list);
765
766                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
767                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
768                                 slabs_destroy(cachep, &list);
769                         }
770                 }
771         }
772 }
773
774 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
775                                 struct alien_cache **alien)
776 {
777         int i = 0;
778         struct alien_cache *alc;
779         struct array_cache *ac;
780         unsigned long flags;
781
782         for_each_online_node(i) {
783                 alc = alien[i];
784                 if (alc) {
785                         LIST_HEAD(list);
786
787                         ac = &alc->ac;
788                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
789                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
790                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
791                         slabs_destroy(cachep, &list);
792                 }
793         }
794 }
795
796 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
797                                 int node, int page_node)
798 {
799         struct kmem_cache_node *n;
800         struct alien_cache *alien = NULL;
801         struct array_cache *ac;
802         LIST_HEAD(list);
803
804         n = get_node(cachep, node);
805         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
806         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
807                 alien = n->alien[page_node];
808                 ac = &alien->ac;
809                 spin_lock(&alien->lock);
810                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
811                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
812                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
813                 }
814                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
815                 spin_unlock(&alien->lock);
816                 slabs_destroy(cachep, &list);
817         } else {
818                 n = get_node(cachep, page_node);
819                 spin_lock(&n->list_lock);
820                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
821                 spin_unlock(&n->list_lock);
822                 slabs_destroy(cachep, &list);
823         }
824         return 1;
825 }
826
827 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
828 {
829         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
830         int node = numa_mem_id();
831         /*
832          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
833          * cache on this cpu.
834          */
835         if (likely(node == page_node))
836                 return 0;
837
838         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
839 }
840
841 /*
842  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
843  * warn about failures.
844  */
845 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
846 {
847         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
848 }
849 #endif
850
851 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
852 {
853         struct kmem_cache_node *n;
854
855         /*
856          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
857          * begin anything. Make sure some other cpu on this
858          * node has not already allocated this
859          */
860         n = get_node(cachep, node);
861         if (n) {
862                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
863                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
864                                 cachep->num;
865                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
866
867                 return 0;
868         }
869
870         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
871         if (!n)
872                 return -ENOMEM;
873
874         kmem_cache_node_init(n);
875         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
876                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
877
878         n->free_limit =
879                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
880
881         /*
882          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
883          * come and go.  slab_mutex is sufficient
884          * protection here.
885          */
886         cachep->node[node] = n;
887
888         return 0;
889 }
890
891 /*
892  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
893  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
894  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
895  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
896  * already in use.
897  *
898  * Must hold slab_mutex.
899  */
900 static int init_cache_node_node(int node)
901 {
902         int ret;
903         struct kmem_cache *cachep;
904
905         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
906                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
907                 if (ret)
908                         return ret;
909         }
910
911         return 0;
912 }
913
914 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
915                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
916 {
917         int ret = -ENOMEM;
918         struct kmem_cache_node *n;
919         struct array_cache *old_shared = NULL;
920         struct array_cache *new_shared = NULL;
921         struct alien_cache **new_alien = NULL;
922         LIST_HEAD(list);
923
924         if (use_alien_caches) {
925                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
926                 if (!new_alien)
927                         goto fail;
928         }
929
930         if (cachep->shared) {
931                 new_shared = alloc_arraycache(node,
932                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
933                 if (!new_shared)
934                         goto fail;
935         }
936
937         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
938         if (ret)
939                 goto fail;
940
941         n = get_node(cachep, node);
942         spin_lock_irq(&n->list_lock);
943         if (n->shared && force_change) {
944                 free_block(cachep, n->shared->entry,
945                                 n->shared->avail, node, &list);
946                 n->shared->avail = 0;
947         }
948
949         if (!n->shared || force_change) {
950                 old_shared = n->shared;
951                 n->shared = new_shared;
952                 new_shared = NULL;
953         }
954
955         if (!n->alien) {
956                 n->alien = new_alien;
957                 new_alien = NULL;
958         }
959
960         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
961         slabs_destroy(cachep, &list);
962
963 fail:
964         kfree(old_shared);
965         kfree(new_shared);
966         free_alien_cache(new_alien);
967
968         return ret;
969 }
970
971 static void cpuup_canceled(long cpu)
972 {
973         struct kmem_cache *cachep;
974         struct kmem_cache_node *n = NULL;
975         int node = cpu_to_mem(cpu);
976         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
977
978         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
979                 struct array_cache *nc;
980                 struct array_cache *shared;
981                 struct alien_cache **alien;
982                 LIST_HEAD(list);
983
984                 n = get_node(cachep, node);
985                 if (!n)
986                         continue;
987
988                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
989
990                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
991                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
992
993                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
994                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
995                 if (nc) {
996                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
997                         nc->avail = 0;
998                 }
999
1000                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1001                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1002                         goto free_slab;
1003                 }
1004
1005                 shared = n->shared;
1006                 if (shared) {
1007                         free_block(cachep, shared->entry,
1008                                    shared->avail, node, &list);
1009                         n->shared = NULL;
1010                 }
1011
1012                 alien = n->alien;
1013                 n->alien = NULL;
1014
1015                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1016
1017                 kfree(shared);
1018                 if (alien) {
1019                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1020                         free_alien_cache(alien);
1021                 }
1022
1023 free_slab:
1024                 slabs_destroy(cachep, &list);
1025         }
1026         /*
1027          * In the previous loop, all the objects were freed to
1028          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1029          * shrink each nodelist to its limit.
1030          */
1031         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1032                 n = get_node(cachep, node);
1033                 if (!n)
1034                         continue;
1035                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1036         }
1037 }
1038
1039 static int cpuup_prepare(long cpu)
1040 {
1041         struct kmem_cache *cachep;
1042         int node = cpu_to_mem(cpu);
1043         int err;
1044
1045         /*
1046          * We need to do this right in the beginning since
1047          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1048          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1049          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1050          */
1051         err = init_cache_node_node(node);
1052         if (err < 0)
1053                 goto bad;
1054
1055         /*
1056          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1057          * array caches
1058          */
1059         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1060                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1061                 if (err)
1062                         goto bad;
1063         }
1064
1065         return 0;
1066 bad:
1067         cpuup_canceled(cpu);
1068         return -ENOMEM;
1069 }
1070
1071 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1072                                     unsigned long action, void *hcpu)
1073 {
1074         long cpu = (long)hcpu;
1075         int err = 0;
1076
1077         switch (action) {
1078         case CPU_UP_PREPARE:
1079         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1080                 mutex_lock(&slab_mutex);
1081                 err = cpuup_prepare(cpu);
1082                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1083                 break;
1084         case CPU_ONLINE:
1085         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1086                 start_cpu_timer(cpu);
1087                 break;
1088 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1089         case CPU_DOWN_PREPARE:
1090         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1091                 /*
1092                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1093                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1094                  * anything expensive but will only modify reap_work
1095                  * and reschedule the timer.
1096                 */
1097                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1098                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1099                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1100                 break;
1101         case CPU_DOWN_FAILED:
1102         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1103                 start_cpu_timer(cpu);
1104                 break;
1105         case CPU_DEAD:
1106         case CPU_DEAD_FROZEN:
1107                 /*
1108                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1109                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1110                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1111                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1112                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1113                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1114                  */
1115                 /* fall through */
1116 #endif
1117         case CPU_UP_CANCELED:
1118         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1119                 mutex_lock(&slab_mutex);
1120                 cpuup_canceled(cpu);
1121                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1122                 break;
1123         }
1124         return notifier_from_errno(err);
1125 }
1126
1127 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1128         &cpuup_callback, NULL, 0
1129 };
1130
1131 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1132 /*
1133  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1134  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1135  * removed.
1136  *
1137  * Must hold slab_mutex.
1138  */
1139 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1140 {
1141         struct kmem_cache *cachep;
1142         int ret = 0;
1143
1144         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1145                 struct kmem_cache_node *n;
1146
1147                 n = get_node(cachep, node);
1148                 if (!n)
1149                         continue;
1150
1151                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1152
1153                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1154                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1155                         ret = -EBUSY;
1156                         break;
1157                 }
1158         }
1159         return ret;
1160 }
1161
1162 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1163                                         unsigned long action, void *arg)
1164 {
1165         struct memory_notify *mnb = arg;
1166         int ret = 0;
1167         int nid;
1168
1169         nid = mnb->status_change_nid;
1170         if (nid < 0)
1171                 goto out;
1172
1173         switch (action) {
1174         case MEM_GOING_ONLINE:
1175                 mutex_lock(&slab_mutex);
1176                 ret = init_cache_node_node(nid);
1177                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1178                 break;
1179         case MEM_GOING_OFFLINE:
1180                 mutex_lock(&slab_mutex);
1181                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1182                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1183                 break;
1184         case MEM_ONLINE:
1185         case MEM_OFFLINE:
1186         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1187         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1188                 break;
1189         }
1190 out:
1191         return notifier_from_errno(ret);
1192 }
1193 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1194
1195 /*
1196  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1197  */
1198 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1199                                 int nodeid)
1200 {
1201         struct kmem_cache_node *ptr;
1202
1203         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1204         BUG_ON(!ptr);
1205
1206         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1207         /*
1208          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1209          */
1210         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1211
1212         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1213         cachep->node[nodeid] = ptr;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1218  * size of kmem_cache_node.
1219  */
1220 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1221 {
1222         int node;
1223
1224         for_each_online_node(node) {
1225                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1226                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1227                     REAPTIMEOUT_NODE +
1228                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1229         }
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1234  * before smp_init().
1235  */
1236 void __init kmem_cache_init(void)
1237 {
1238         int i;
1239
1240         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1241                                         sizeof(struct rcu_head));
1242         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1243
1244         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1245                 use_alien_caches = 0;
1246
1247         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1248                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1249
1250         /*
1251          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1252          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1253          * not overridden on the command line.
1254          */
1255         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1256                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1257
1258         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1259          * from caches that do not exist yet:
1260          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1261          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1262          *    kmem_cache is statically allocated.
1263          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1264          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1265          *    array at the end of the bootstrap.
1266          * 2) Create the first kmalloc cache.
1267          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1268          *    An __init data area is used for the head array.
1269          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1270          *    head arrays.
1271          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1272          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1273          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1274          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1275          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1276          */
1277
1278         /* 1) create the kmem_cache */
1279
1280         /*
1281          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1282          */
1283         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1284                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1285                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1286                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1287         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1288         slab_state = PARTIAL;
1289
1290         /*
1291          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1292          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1293          */
1294         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1295                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1296         slab_state = PARTIAL_NODE;
1297         setup_kmalloc_cache_index_table();
1298
1299         slab_early_init = 0;
1300
1301         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1302         {
1303                 int nid;
1304
1305                 for_each_online_node(nid) {
1306                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1307
1308                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1309                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1310                 }
1311         }
1312
1313         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1314 }
1315
1316 void __init kmem_cache_init_late(void)
1317 {
1318         struct kmem_cache *cachep;
1319
1320         slab_state = UP;
1321
1322         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1323         mutex_lock(&slab_mutex);
1324         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1325                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1326                         BUG();
1327         mutex_unlock(&slab_mutex);
1328
1329         /* Done! */
1330         slab_state = FULL;
1331
1332         /*
1333          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1334          * cpu_cache_get for all new cpus
1335          */
1336         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1337
1338 #ifdef CONFIG_NUMA
1339         /*
1340          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1341          * node.
1342          */
1343         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1344 #endif
1345
1346         /*
1347          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1348          * of the kernel is not yet operational.
1349          */
1350 }
1351
1352 static int __init cpucache_init(void)
1353 {
1354         int cpu;
1355
1356         /*
1357          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1358          */
1359         for_each_online_cpu(cpu)
1360                 start_cpu_timer(cpu);
1361
1362         /* Done! */
1363         slab_state = FULL;
1364         return 0;
1365 }
1366 __initcall(cpucache_init);
1367
1368 static noinline void
1369 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1370 {
1371 #if DEBUG
1372         struct kmem_cache_node *n;
1373         struct page *page;
1374         unsigned long flags;
1375         int node;
1376         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1377                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1378
1379         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1380                 return;
1381
1382         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1383                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1384         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1385                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1386
1387         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1388                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1389                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1390
1391                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1392                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1393                         active_objs += cachep->num;
1394                         active_slabs++;
1395                 }
1396                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1397                         active_objs += page->active;
1398                         active_slabs++;
1399                 }
1400                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1401                         num_slabs++;
1402
1403                 free_objects += n->free_objects;
1404                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1405
1406                 num_slabs += active_slabs;
1407                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1408                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1409                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1410                         free_objects);
1411         }
1412 #endif
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1417  * kmem_cache_node ->list_lock.
1418  *
1419  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1420  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1421  * would be relatively rare and ignorable.
1422  */
1423 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1424                                                                 int nodeid)
1425 {
1426         struct page *page;
1427         int nr_pages;
1428
1429         flags |= cachep->allocflags;
1430         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1431                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1432
1433         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1434         if (!page) {
1435                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1436                 return NULL;
1437         }
1438
1439         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1440                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1441                 return NULL;
1442         }
1443
1444         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1445         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1446                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1447                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1448         else
1449                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1450                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1451
1452         __SetPageSlab(page);
1453         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1454         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1455                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1456
1457         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1458                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1459
1460                 if (cachep->ctor)
1461                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1462                 else
1463                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1464         }
1465
1466         return page;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Interface to system's page release.
1471  */
1472 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1473 {
1474         int order = cachep->gfporder;
1475         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1476
1477         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1478
1479         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1480                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1481                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1482         else
1483                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1484                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1485
1486         BUG_ON(!PageSlab(page));
1487         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1488         __ClearPageSlab(page);
1489         page_mapcount_reset(page);
1490         page->mapping = NULL;
1491
1492         if (current->reclaim_state)
1493                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1494         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1495         __free_pages(page, order);
1496 }
1497
1498 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1499 {
1500         struct kmem_cache *cachep;
1501         struct page *page;
1502
1503         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1504         cachep = page->slab_cache;
1505
1506         kmem_freepages(cachep, page);
1507 }
1508
1509 #if DEBUG
1510 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1511 {
1512         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1513                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1514                 return true;
1515
1516         return false;
1517 }
1518
1519 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1520 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1521                             unsigned long caller)
1522 {
1523         int size = cachep->object_size;
1524
1525         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1526
1527         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1528                 return;
1529
1530         *addr++ = 0x12345678;
1531         *addr++ = caller;
1532         *addr++ = smp_processor_id();
1533         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1534         {
1535                 unsigned long *sptr = &caller;
1536                 unsigned long svalue;
1537
1538                 while (!kstack_end(sptr)) {
1539                         svalue = *sptr++;
1540                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1541                                 *addr++ = svalue;
1542                                 size -= sizeof(unsigned long);
1543                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1544                                         break;
1545                         }
1546                 }
1547
1548         }
1549         *addr++ = 0x87654321;
1550 }
1551
1552 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1553                                 int map, unsigned long caller)
1554 {
1555         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1556                 return;
1557
1558         if (caller)
1559                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1560
1561         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1562 }
1563
1564 #else
1565 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1566                                 int map, unsigned long caller) {}
1567
1568 #endif
1569
1570 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1571 {
1572         int size = cachep->object_size;
1573         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1574
1575         memset(addr, val, size);
1576         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1577 }
1578
1579 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1580 {
1581         int i;
1582         unsigned char error = 0;
1583         int bad_count = 0;
1584
1585         pr_err("%03x: ", offset);
1586         for (i = 0; i < limit; i++) {
1587                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1588                         error = data[offset + i];
1589                         bad_count++;
1590                 }
1591         }
1592         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1593                         &data[offset], limit, 1);
1594
1595         if (bad_count == 1) {
1596                 error ^= POISON_FREE;
1597                 if (!(error & (error - 1))) {
1598                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1599 #ifdef CONFIG_X86
1600                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1601 #else
1602                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1603 #endif
1604                 }
1605         }
1606 }
1607 #endif
1608
1609 #if DEBUG
1610
1611 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1612 {
1613         int i, size;
1614         char *realobj;
1615
1616         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1617                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1618                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1619                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1620         }
1621
1622         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1623                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1624                        *dbg_userword(cachep, objp),
1625                        *dbg_userword(cachep, objp));
1626         }
1627         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1628         size = cachep->object_size;
1629         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1630                 int limit;
1631                 limit = 16;
1632                 if (i + limit > size)
1633                         limit = size - i;
1634                 dump_line(realobj, i, limit);
1635         }
1636 }
1637
1638 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1639 {
1640         char *realobj;
1641         int size, i;
1642         int lines = 0;
1643
1644         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1645                 return;
1646
1647         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1648         size = cachep->object_size;
1649
1650         for (i = 0; i < size; i++) {
1651                 char exp = POISON_FREE;
1652                 if (i == size - 1)
1653                         exp = POISON_END;
1654                 if (realobj[i] != exp) {
1655                         int limit;
1656                         /* Mismatch ! */
1657                         /* Print header */
1658                         if (lines == 0) {
1659                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1660                                        print_tainted(), cachep->name,
1661                                        realobj, size);
1662                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1663                         }
1664                         /* Hexdump the affected line */
1665                         i = (i / 16) * 16;
1666                         limit = 16;
1667                         if (i + limit > size)
1668                                 limit = size - i;
1669                         dump_line(realobj, i, limit);
1670                         i += 16;
1671                         lines++;
1672                         /* Limit to 5 lines */
1673                         if (lines > 5)
1674                                 break;
1675                 }
1676         }
1677         if (lines != 0) {
1678                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1679                  * exist:
1680                  */
1681                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1682                 unsigned int objnr;
1683
1684                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1685                 if (objnr) {
1686                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1687                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1688                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1689                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1690                 }
1691                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1692                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1693                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1694                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1695                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1696                 }
1697         }
1698 }
1699 #endif
1700
1701 #if DEBUG
1702 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1703                                                 struct page *page)
1704 {
1705         int i;
1706
1707         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1708                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1709                         POISON_FREE);
1710         }
1711
1712         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1713                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1714
1715                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1716                         check_poison_obj(cachep, objp);
1717                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1718                 }
1719                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1720                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1721                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1722                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1723                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1724                 }
1725         }
1726 }
1727 #else
1728 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1729                                                 struct page *page)
1730 {
1731 }
1732 #endif
1733
1734 /**
1735  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1736  * @cachep: cache pointer being destroyed
1737  * @page: page pointer being destroyed
1738  *
1739  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1740  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1741  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1742  */
1743 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1744 {
1745         void *freelist;
1746
1747         freelist = page->freelist;
1748         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1749         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1750                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1751         else
1752                 kmem_freepages(cachep, page);
1753
1754         /*
1755          * From now on, we don't use freelist
1756          * although actual page can be freed in rcu context
1757          */
1758         if (OFF_SLAB(cachep))
1759                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1760 }
1761
1762 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1763 {
1764         struct page *page, *n;
1765
1766         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1767                 list_del(&page->lru);
1768                 slab_destroy(cachep, page);
1769         }
1770 }
1771
1772 /**
1773  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1774  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1775  * @size: size of objects to be created in this cache.
1776  * @flags: slab allocation flags
1777  *
1778  * Also calculates the number of objects per slab.
1779  *
1780  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1781  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1782  * towards high-order requests, this should be changed.
1783  */
1784 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1785                                 size_t size, unsigned long flags)
1786 {
1787         size_t left_over = 0;
1788         int gfporder;
1789
1790         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1791                 unsigned int num;
1792                 size_t remainder;
1793
1794                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1795                 if (!num)
1796                         continue;
1797
1798                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1799                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1800                         break;
1801
1802                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1803                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1804                         size_t freelist_size;
1805
1806                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1807                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1808                         if (!freelist_cache)
1809                                 continue;
1810
1811                         /*
1812                          * Needed to avoid possible looping condition
1813                          * in cache_grow()
1814                          */
1815                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1816                                 continue;
1817
1818                         /* check if off slab has enough benefit */
1819                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1820                                 continue;
1821                 }
1822
1823                 /* Found something acceptable - save it away */
1824                 cachep->num = num;
1825                 cachep->gfporder = gfporder;
1826                 left_over = remainder;
1827
1828                 /*
1829                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1830                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1831                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1832                  */
1833                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1834                         break;
1835
1836                 /*
1837                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1838                  * currently bad for the gfp()s.
1839                  */
1840                 if (gfporder >= slab_max_order)
1841                         break;
1842
1843                 /*
1844                  * Acceptable internal fragmentation?
1845                  */
1846                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1847                         break;
1848         }
1849         return left_over;
1850 }
1851
1852 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1853                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1854 {
1855         int cpu;
1856         size_t size;
1857         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1858
1859         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1860         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1861
1862         if (!cpu_cache)
1863                 return NULL;
1864
1865         for_each_possible_cpu(cpu) {
1866                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1867                                 entries, batchcount);
1868         }
1869
1870         return cpu_cache;
1871 }
1872
1873 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1874 {
1875         if (slab_state >= FULL)
1876                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1877
1878         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1879         if (!cachep->cpu_cache)
1880                 return 1;
1881
1882         if (slab_state == DOWN) {
1883                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1884                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1885         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1886                 /* For kmem_cache_node */
1887                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1888         } else {
1889                 int node;
1890
1891                 for_each_online_node(node) {
1892                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1893                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1894                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1895                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1896                 }
1897         }
1898
1899         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1900                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1901                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1902
1903         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1904         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1905         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1906         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1907         cachep->batchcount = 1;
1908         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1909         return 0;
1910 }
1911
1912 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1913         unsigned long flags, const char *name,
1914         void (*ctor)(void *))
1915 {
1916         return flags;
1917 }
1918
1919 struct kmem_cache *
1920 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1921                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1922 {
1923         struct kmem_cache *cachep;
1924
1925         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1926         if (cachep) {
1927                 cachep->refcount++;
1928
1929                 /*
1930                  * Adjust the object sizes so that we clear
1931                  * the complete object on kzalloc.
1932                  */
1933                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1934         }
1935         return cachep;
1936 }
1937
1938 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1939                         size_t size, unsigned long flags)
1940 {
1941         size_t left;
1942
1943         cachep->num = 0;
1944
1945         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1946                 return false;
1947
1948         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1949                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1950         if (!cachep->num)
1951                 return false;
1952
1953         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1954                 return false;
1955
1956         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1957
1958         return true;
1959 }
1960
1961 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1962                         size_t size, unsigned long flags)
1963 {
1964         size_t left;
1965
1966         cachep->num = 0;
1967
1968         /*
1969          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1970          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1971          */
1972         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1973                 return false;
1974
1975         /*
1976          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1977          * off-slab (should allow better packing of objs).
1978          */
1979         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1980         if (!cachep->num)
1981                 return false;
1982
1983         /*
1984          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1985          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1986          */
1987         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1988                 return false;
1989
1990         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1991
1992         return true;
1993 }
1994
1995 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1996                         size_t size, unsigned long flags)
1997 {
1998         size_t left;
1999
2000         cachep->num = 0;
2001
2002         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2003         if (!cachep->num)
2004                 return false;
2005
2006         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2007
2008         return true;
2009 }
2010
2011 /**
2012  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2013  * @cachep: cache management descriptor
2014  * @flags: SLAB flags
2015  *
2016  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2017  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2018  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2019  *
2020  * The flags are
2021  *
2022  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2023  * to catch references to uninitialised memory.
2024  *
2025  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2026  * for buffer overruns.
2027  *
2028  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2029  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2030  * as davem.
2031  */
2032 int
2033 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2034 {
2035         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2036         gfp_t gfp;
2037         int err;
2038         size_t size = cachep->size;
2039
2040 #if DEBUG
2041 #if FORCED_DEBUG
2042         /*
2043          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2044          * large objects, if the increased size would increase the object size
2045          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2046          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2047          */
2048         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2049                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2050                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2051         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2052                 flags |= SLAB_POISON;
2053 #endif
2054 #endif
2055
2056         /*
2057          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2058          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2059          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2060          */
2061         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2062                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2063                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2064         }
2065
2066         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2067                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2068                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2069                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2070                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2071                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2072         }
2073
2074         /* 3) caller mandated alignment */
2075         if (ralign < cachep->align) {
2076                 ralign = cachep->align;
2077         }
2078         /* disable debug if necessary */
2079         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2080                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2081         /*
2082          * 4) Store it.
2083          */
2084         cachep->align = ralign;
2085         cachep->colour_off = cache_line_size();
2086         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2087         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2088                 cachep->colour_off = cachep->align;
2089
2090         if (slab_is_available())
2091                 gfp = GFP_KERNEL;
2092         else
2093                 gfp = GFP_NOWAIT;
2094
2095 #if DEBUG
2096
2097         /*
2098          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2099          * into align above.
2100          */
2101         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2102                 /* add space for red zone words */
2103                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2104                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2105         }
2106         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2107                 /* user store requires one word storage behind the end of
2108                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2109                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2110                  */
2111                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2112                         size += REDZONE_ALIGN;
2113                 else
2114                         size += BYTES_PER_WORD;
2115         }
2116 #endif
2117
2118         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2119
2120         size = ALIGN(size, cachep->align);
2121         /*
2122          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2123          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2124          */
2125         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2126                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2127
2128 #if DEBUG
2129         /*
2130          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2131          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2132          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2133          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2134          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2135          */
2136         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2137                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2138                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2139                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2140
2141                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2142                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2143                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2144                                 size = tmp_size;
2145                                 goto done;
2146                         }
2147                 }
2148         }
2149 #endif
2150
2151         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2152                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2153                 goto done;
2154         }
2155
2156         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2157                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2158                 goto done;
2159         }
2160
2161         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2162                 goto done;
2163
2164         return -E2BIG;
2165
2166 done:
2167         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2168         cachep->flags = flags;
2169         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2170         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2171                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2172         cachep->size = size;
2173         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2174
2175 #if DEBUG
2176         /*
2177          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2178          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2179          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2180          */
2181         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2182                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2183                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2184                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2185 #endif
2186
2187         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2188                 cachep->freelist_cache =
2189                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2190         }
2191
2192         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2193         if (err) {
2194                 __kmem_cache_release(cachep);
2195                 return err;
2196         }
2197
2198         return 0;
2199 }
2200
2201 #if DEBUG
2202 static void check_irq_off(void)
2203 {
2204         BUG_ON(!irqs_disabled());
2205 }
2206
2207 static void check_irq_on(void)
2208 {
2209         BUG_ON(irqs_disabled());
2210 }
2211
2212 static void check_mutex_acquired(void)
2213 {
2214         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2215 }
2216
2217 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2218 {
2219 #ifdef CONFIG_SMP
2220         check_irq_off();
2221         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2222 #endif
2223 }
2224
2225 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2226 {
2227 #ifdef CONFIG_SMP
2228         check_irq_off();
2229         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2230 #endif
2231 }
2232
2233 #else
2234 #define check_irq_off() do { } while(0)
2235 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2236 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2237 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2238 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2239 #endif
2240
2241 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2242                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2243 {
2244         int tofree;
2245
2246         if (!ac || !ac->avail)
2247                 return;
2248
2249         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2250         if (tofree > ac->avail)
2251                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2252
2253         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2254         ac->avail -= tofree;
2255         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2256 }
2257
2258 static void do_drain(void *arg)
2259 {
2260         struct kmem_cache *cachep = arg;
2261         struct array_cache *ac;
2262         int node = numa_mem_id();
2263         struct kmem_cache_node *n;
2264         LIST_HEAD(list);
2265
2266         check_irq_off();
2267         ac = cpu_cache_get(cachep);
2268         n = get_node(cachep, node);
2269         spin_lock(&n->list_lock);
2270         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2271         spin_unlock(&n->list_lock);
2272         slabs_destroy(cachep, &list);
2273         ac->avail = 0;
2274 }
2275
2276 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2277 {
2278         struct kmem_cache_node *n;
2279         int node;
2280         LIST_HEAD(list);
2281
2282         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2283         check_irq_on();
2284         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2285                 if (n->alien)
2286                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2287
2288         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2289                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2290                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2291                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2292
2293                 slabs_destroy(cachep, &list);
2294         }
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Remove slabs from the list of free slabs.
2299  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2300  *
2301  * Returns the actual number of slabs released.
2302  */
2303 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2304                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2305 {
2306         struct list_head *p;
2307         int nr_freed;
2308         struct page *page;
2309
2310         nr_freed = 0;
2311         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2312
2313                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2314                 p = n->slabs_free.prev;
2315                 if (p == &n->slabs_free) {
2316                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2317                         goto out;
2318                 }
2319
2320                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2321                 list_del(&page->lru);
2322                 /*
2323                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2324                  * to the cache.
2325                  */
2326                 n->free_objects -= cache->num;
2327                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2328                 slab_destroy(cache, page);
2329                 nr_freed++;
2330         }
2331 out:
2332         return nr_freed;
2333 }
2334
2335 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep, bool deactivate)
2336 {
2337         int ret = 0;
2338         int node;
2339         struct kmem_cache_node *n;
2340
2341         drain_cpu_caches(cachep);
2342
2343         check_irq_on();
2344         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2345                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2346
2347                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2348                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2349         }
2350         return (ret ? 1 : 0);
2351 }
2352
2353 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2354 {
2355         return __kmem_cache_shrink(cachep, false);
2356 }
2357
2358 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2359 {
2360         int i;
2361         struct kmem_cache_node *n;
2362
2363         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2364
2365         /* NUMA: free the node structures */
2366         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2367                 kfree(n->shared);
2368                 free_alien_cache(n->alien);
2369                 kfree(n);
2370                 cachep->node[i] = NULL;
2371         }
2372 }
2373
2374 /*
2375  * Get the memory for a slab management obj.
2376  *
2377  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2378  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2379  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2380  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2381  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2382  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2383  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2384  *
2385  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2386  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2387  */
2388 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2389                                    struct page *page, int colour_off,
2390                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2391 {
2392         void *freelist;
2393         void *addr = page_address(page);
2394
2395         page->s_mem = addr + colour_off;
2396         page->active = 0;
2397
2398         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2399                 freelist = NULL;
2400         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2401                 /* Slab management obj is off-slab. */
2402                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2403                                               local_flags, nodeid);
2404                 if (!freelist)
2405                         return NULL;
2406         } else {
2407                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2408                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2409                                 cachep->freelist_size;
2410         }
2411
2412         return freelist;
2413 }
2414
2415 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2416 {
2417         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2418 }
2419
2420 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2421                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2422 {
2423         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2424 }
2425
2426 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2427 {
2428 #if DEBUG
2429         int i;
2430
2431         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2432                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2433
2434                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2435                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2436
2437                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2438                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2439                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2440                 }
2441                 /*
2442                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2443                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2444                  * They must also be threaded.
2445                  */
2446                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2447                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2448                                                    objp + obj_offset(cachep));
2449                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2450                         kasan_poison_object_data(
2451                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2452                 }
2453
2454                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2455                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2456                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2457                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2458                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2459                 }
2460                 /* need to poison the objs? */
2461                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2462                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2463                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2464                 }
2465         }
2466 #endif
2467 }
2468
2469 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2470                             struct page *page)
2471 {
2472         int i;
2473         void *objp;
2474
2475         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2476
2477         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2478                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2479                                                 obj_offset(cachep);
2480         }
2481
2482         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2483                 /* constructor could break poison info */
2484                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2485                         objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2486                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2487                         cachep->ctor(objp);
2488                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2489                 }
2490
2491                 set_free_obj(page, i, i);
2492         }
2493 }
2494
2495 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2496 {
2497         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2498                 if (flags & GFP_DMA)
2499                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2500                 else
2501                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2502         }
2503 }
2504
2505 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2506 {
2507         void *objp;
2508
2509         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2510         page->active++;
2511
2512 #if DEBUG
2513         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2514                 set_store_user_dirty(cachep);
2515 #endif
2516
2517         return objp;
2518 }
2519
2520 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2521                         struct page *page, void *objp)
2522 {
2523         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2524 #if DEBUG
2525         unsigned int i;
2526
2527         /* Verify double free bug */
2528         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2529                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2530                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2531                                cachep->name, objp);
2532                         BUG();
2533                 }
2534         }
2535 #endif
2536         page->active--;
2537         if (!page->freelist)
2538                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2539
2540         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2541 }
2542
2543 /*
2544  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2545  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2546  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2547  */
2548 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2549                            void *freelist)
2550 {
2551         page->slab_cache = cache;
2552         page->freelist = freelist;
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2557  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2558  */
2559 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2560                 gfp_t flags, int nodeid, struct page *page)
2561 {
2562         void *freelist;
2563         size_t offset;
2564         gfp_t local_flags;
2565         struct kmem_cache_node *n;
2566
2567         /*
2568          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2569          * critical path in kmem_cache_alloc().
2570          */
2571         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2572                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2573                 BUG();
2574         }
2575         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2576
2577         /* Take the node list lock to change the colour_next on this node */
2578         check_irq_off();
2579         n = get_node(cachep, nodeid);
2580         spin_lock(&n->list_lock);
2581
2582         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2583         offset = n->colour_next;
2584         n->colour_next++;
2585         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2586                 n->colour_next = 0;
2587         spin_unlock(&n->list_lock);
2588
2589         offset *= cachep->colour_off;
2590
2591         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2592                 local_irq_enable();
2593
2594         /*
2595          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2596          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2597          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2598          * will eventually be caught here (where it matters).
2599          */
2600         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2601
2602         /*
2603          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2604          * 'nodeid'.
2605          */
2606         if (!page)
2607                 page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2608         if (!page)
2609                 goto failed;
2610
2611         /* Get slab management. */
2612         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2613                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2614         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2615                 goto opps1;
2616
2617         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2618
2619         kasan_poison_slab(page);
2620         cache_init_objs(cachep, page);
2621
2622         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2623                 local_irq_disable();
2624         check_irq_off();
2625         spin_lock(&n->list_lock);
2626
2627         /* Make slab active. */
2628         list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2629         STATS_INC_GROWN(cachep);
2630         n->free_objects += cachep->num;
2631         spin_unlock(&n->list_lock);
2632         return 1;
2633 opps1:
2634         kmem_freepages(cachep, page);
2635 failed:
2636         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2637                 local_irq_disable();
2638         return 0;
2639 }
2640
2641 #if DEBUG
2642
2643 /*
2644  * Perform extra freeing checks:
2645  * - detect bad pointers.
2646  * - POISON/RED_ZONE checking
2647  */
2648 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2649 {
2650         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2651                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2652                        (unsigned long)objp);
2653                 BUG();
2654         }
2655 }
2656
2657 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2658 {
2659         unsigned long long redzone1, redzone2;
2660
2661         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2662         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2663
2664         /*
2665          * Redzone is ok.
2666          */
2667         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2668                 return;
2669
2670         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2671                 slab_error(cache, "double free detected");
2672         else
2673                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2674
2675         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2676                obj, redzone1, redzone2);
2677 }
2678
2679 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2680                                    unsigned long caller)
2681 {
2682         unsigned int objnr;
2683         struct page *page;
2684
2685         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2686
2687         objp -= obj_offset(cachep);
2688         kfree_debugcheck(objp);
2689         page = virt_to_head_page(objp);
2690
2691         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2692                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2693                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2694                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2695         }
2696         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2697                 set_store_user_dirty(cachep);
2698                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2699         }
2700
2701         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2702
2703         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2704         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2705
2706         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2707                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2708                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2709         }
2710         return objp;
2711 }
2712
2713 #else
2714 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2715 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2716 #endif
2717
2718 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2719                                                 void **list)
2720 {
2721 #if DEBUG
2722         void *next = *list;
2723         void *objp;
2724
2725         while (next) {
2726                 objp = next - obj_offset(cachep);
2727                 next = *(void **)next;
2728                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2729         }
2730 #endif
2731 }
2732
2733 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2734                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2735                                 void **list)
2736 {
2737         /* move slabp to correct slabp list: */
2738         list_del(&page->lru);
2739         if (page->active == cachep->num) {
2740                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2741                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2742 #if DEBUG
2743                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2744                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2745                                 void **objp = page->freelist;
2746
2747                                 *objp = *list;
2748                                 *list = objp;
2749                         }
2750 #endif
2751                         page->freelist = NULL;
2752                 }
2753         } else
2754                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2755 }
2756
2757 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2758 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2759                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2760 {
2761         if (!page)
2762                 return NULL;
2763
2764         if (pfmemalloc)
2765                 return page;
2766
2767         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2768                 return page;
2769
2770         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2771         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2772                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2773                 return page;
2774         }
2775
2776         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2777         list_del(&page->lru);
2778         if (!page->active)
2779                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2780         else
2781                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2782
2783         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2784                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2785                         return page;
2786         }
2787
2788         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2789                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2790                         return page;
2791         }
2792
2793         return NULL;
2794 }
2795
2796 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2797 {
2798         struct page *page;
2799
2800         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2801                         struct page, lru);
2802         if (!page) {
2803                 n->free_touched = 1;
2804                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2805                                 struct page, lru);
2806         }
2807
2808         if (sk_memalloc_socks())
2809                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2810
2811         return page;
2812 }
2813
2814 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2815                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2816 {
2817         struct page *page;
2818         void *obj;
2819         void *list = NULL;
2820
2821         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2822                 return NULL;
2823
2824         spin_lock(&n->list_lock);
2825         page = get_first_slab(n, true);
2826         if (!page) {
2827                 spin_unlock(&n->list_lock);
2828                 return NULL;
2829         }
2830
2831         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2832         n->free_objects--;
2833
2834         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2835
2836         spin_unlock(&n->list_lock);
2837         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2838
2839         return obj;
2840 }
2841
2842 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2843 {
2844         int batchcount;
2845         struct kmem_cache_node *n;
2846         struct array_cache *ac;
2847         int node;
2848         void *list = NULL;
2849
2850         check_irq_off();
2851         node = numa_mem_id();
2852
2853 retry:
2854         ac = cpu_cache_get(cachep);
2855         batchcount = ac->batchcount;
2856         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2857                 /*
2858                  * If there was little recent activity on this cache, then
2859                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2860                  * refill bouncing.
2861                  */
2862                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2863         }
2864         n = get_node(cachep, node);
2865
2866         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2867         spin_lock(&n->list_lock);
2868
2869         /* See if we can refill from the shared array */
2870         if (n->shared && transfer_objects(ac, n->shared, batchcount)) {
2871                 n->shared->touched = 1;
2872                 goto alloc_done;
2873         }
2874
2875         while (batchcount > 0) {
2876                 struct page *page;
2877                 /* Get slab alloc is to come from. */
2878                 page = get_first_slab(n, false);
2879                 if (!page)
2880                         goto must_grow;
2881
2882                 check_spinlock_acquired(cachep);
2883
2884                 /*
2885                  * The slab was either on partial or free list so
2886                  * there must be at least one object available for
2887                  * allocation.
2888                  */
2889                 BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2890
2891                 while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2892                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2893                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2894                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2895
2896                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2897                 }
2898
2899                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2900         }
2901
2902 must_grow:
2903         n->free_objects -= ac->avail;
2904 alloc_done:
2905         spin_unlock(&n->list_lock);
2906         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2907
2908         if (unlikely(!ac->avail)) {
2909                 int x;
2910
2911                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2912                 if (sk_memalloc_socks()) {
2913                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2914
2915                         if (obj)
2916                                 return obj;
2917                 }
2918
2919                 x = cache_grow(cachep, gfp_exact_node(flags), node, NULL);
2920
2921                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2922                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2923                 node = numa_mem_id();
2924
2925                 /* no objects in sight? abort */
2926                 if (!x && ac->avail == 0)
2927                         return NULL;
2928
2929                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2930                         goto retry;
2931         }
2932         ac->touched = 1;
2933
2934         return ac->entry[--ac->avail];
2935 }
2936
2937 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2938                                                 gfp_t flags)
2939 {
2940         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
2941 #if DEBUG
2942         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2943 #endif
2944 }
2945
2946 #if DEBUG
2947 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2948                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2949 {
2950         if (!objp)
2951                 return objp;
2952         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2953                 check_poison_obj(cachep, objp);
2954                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
2955                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2956         }
2957         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2958                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2959
2960         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2961                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2962                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2963                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
2964                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2965                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2966                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2967                 }
2968                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2969                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2970         }
2971
2972         objp += obj_offset(cachep);
2973         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2974                 cachep->ctor(objp);
2975         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
2976             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
2977                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
2978                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
2979         }
2980         return objp;
2981 }
2982 #else
2983 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2984 #endif
2985
2986 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2987 {
2988         void *objp;
2989         struct array_cache *ac;
2990
2991         check_irq_off();
2992
2993         ac = cpu_cache_get(cachep);
2994         if (likely(ac->avail)) {
2995                 ac->touched = 1;
2996                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2997
2998                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2999                 goto out;
3000         }
3001
3002         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3003         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3004         /*
3005          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3006          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3007          */
3008         ac = cpu_cache_get(cachep);
3009
3010 out:
3011         /*
3012          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3013          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3014          * treat the array pointers as a reference to the object.
3015          */
3016         if (objp)
3017                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3018         return objp;
3019 }
3020
3021 #ifdef CONFIG_NUMA
3022 /*
3023  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3024  *
3025  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3026  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3027  */
3028 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3029 {
3030         int nid_alloc, nid_here;
3031
3032         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3033                 return NULL;
3034         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3035         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3036                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3037         else if (current->mempolicy)
3038                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3039         if (nid_alloc != nid_here)
3040                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3041         return NULL;
3042 }
3043
3044 /*
3045  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3046  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3047  * available node for available objects. If that fails then we
3048  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3049  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3050  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3051  */
3052 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3053 {
3054         struct zonelist *zonelist;
3055         gfp_t local_flags;
3056         struct zoneref *z;
3057         struct zone *zone;
3058         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3059         void *obj = NULL;
3060         int nid;
3061         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3062
3063         if (flags & __GFP_THISNODE)
3064                 return NULL;
3065
3066         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3067
3068 retry_cpuset:
3069         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3070         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3071
3072 retry:
3073         /*
3074          * Look through allowed nodes for objects available
3075          * from existing per node queues.
3076          */
3077         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3078                 nid = zone_to_nid(zone);
3079
3080                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3081                         get_node(cache, nid) &&
3082                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3083                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3084                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3085                                 if (obj)
3086                                         break;
3087                 }
3088         }
3089
3090         if (!obj) {
3091                 /*
3092                  * This allocation will be performed within the constraints
3093                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3094                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3095                  * set and go into memory reserves if necessary.
3096                  */
3097                 struct page *page;
3098
3099                 if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
3100                         local_irq_enable();
3101                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3102                 page = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3103                 if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
3104                         local_irq_disable();
3105                 if (page) {
3106                         /*
3107                          * Insert into the appropriate per node queues
3108                          */
3109                         nid = page_to_nid(page);
3110                         if (cache_grow(cache, flags, nid, page)) {
3111                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3112                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3113                                 if (!obj)
3114                                         /*
3115                                          * Another processor may allocate the
3116                                          * objects in the slab since we are
3117                                          * not holding any locks.
3118                                          */
3119                                         goto retry;
3120                         } else {
3121                                 /* cache_grow already freed obj */
3122                                 obj = NULL;
3123                         }
3124                 }
3125         }
3126
3127         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3128                 goto retry_cpuset;
3129         return obj;
3130 }
3131
3132 /*
3133  * A interface to enable slab creation on nodeid
3134  */
3135 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3136                                 int nodeid)
3137 {
3138         struct page *page;
3139         struct kmem_cache_node *n;
3140         void *obj;
3141         void *list = NULL;
3142         int x;
3143
3144         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3145         n = get_node(cachep, nodeid);
3146         BUG_ON(!n);
3147
3148 retry:
3149         check_irq_off();
3150         spin_lock(&n->list_lock);
3151         page = get_first_slab(n, false);
3152         if (!page)
3153                 goto must_grow;
3154
3155         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3156
3157         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3158         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3159         STATS_SET_HIGH(cachep);
3160
3161         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3162
3163         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3164         n->free_objects--;
3165
3166         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3167
3168         spin_unlock(&n->list_lock);
3169         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3170         goto done;
3171
3172 must_grow:
3173         spin_unlock(&n->list_lock);
3174         x = cache_grow(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid, NULL);
3175         if (x)
3176                 goto retry;
3177
3178         return fallback_alloc(cachep, flags);
3179
3180 done:
3181         return obj;
3182 }
3183
3184 static __always_inline void *
3185 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3186                    unsigned long caller)
3187 {
3188         unsigned long save_flags;
3189         void *ptr;
3190         int slab_node = numa_mem_id();
3191
3192         flags &= gfp_allowed_mask;
3193         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3194         if (unlikely(!cachep))
3195                 return NULL;
3196
3197         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3198         local_irq_save(save_flags);
3199
3200         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3201                 nodeid = slab_node;
3202
3203         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3204                 /* Node not bootstrapped yet */
3205                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3206                 goto out;
3207         }
3208
3209         if (nodeid == slab_node) {
3210                 /*
3211                  * Use the locally cached objects if possible.
3212                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3213                  * to other nodes. It may fail while we still have
3214                  * objects on other nodes available.
3215                  */
3216                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3217                 if (ptr)
3218                         goto out;
3219         }
3220         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3221         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3222   out:
3223         local_irq_restore(save_flags);
3224         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3225
3226         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3227                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3228
3229         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3230         return ptr;
3231 }
3232
3233 static __always_inline void *
3234 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3235 {
3236         void *objp;
3237
3238         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3239                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3240                 if (objp)
3241                         goto out;
3242         }
3243         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3244
3245         /*
3246          * We may just have run out of memory on the local node.
3247          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3248          */
3249         if (!objp)
3250                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3251
3252   out:
3253         return objp;
3254 }
3255 #else
3256
3257 static __always_inline void *
3258 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3259 {
3260         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3261 }
3262
3263 #endif /* CONFIG_NUMA */
3264
3265 static __always_inline void *
3266 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3267 {
3268         unsigned long save_flags;
3269         void *objp;
3270
3271         flags &= gfp_allowed_mask;
3272         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3273         if (unlikely(!cachep))
3274                 return NULL;
3275
3276         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3277         local_irq_save(save_flags);
3278         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3279         local_irq_restore(save_flags);
3280         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3281         prefetchw(objp);
3282
3283         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3284                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3285
3286         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3287         return objp;
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3292  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3293  */
3294 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3295                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3296 {
3297         int i;
3298         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3299
3300         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3301                 void *objp;
3302                 struct page *page;
3303
3304                 objp = objpp[i];
3305
3306                 page = virt_to_head_page(objp);
3307                 list_del(&page->lru);
3308                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3309                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3310                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3311                 n->free_objects++;
3312
3313                 /* fixup slab chains */
3314                 if (page->active == 0) {
3315                         if (n->free_objects > n->free_limit) {
3316                                 n->free_objects -= cachep->num;
3317                                 list_add_tail(&page->lru, list);
3318                         } else {
3319                                 list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3320                         }
3321                 } else {
3322                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3323                          * partial list on free - maximum time for the
3324                          * other objects to be freed, too.
3325                          */
3326                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3327                 }
3328         }
3329 }
3330
3331 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3332 {
3333         int batchcount;
3334         struct kmem_cache_node *n;
3335         int node = numa_mem_id();
3336         LIST_HEAD(list);
3337
3338         batchcount = ac->batchcount;
3339
3340         check_irq_off();
3341         n = get_node(cachep, node);
3342         spin_lock(&n->list_lock);
3343         if (n->shared) {
3344                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3345                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3346                 if (max) {
3347                         if (batchcount > max)
3348                                 batchcount = max;
3349                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3350                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3351                         shared_array->avail += batchcount;
3352                         goto free_done;
3353                 }
3354         }
3355
3356         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3357 free_done:
3358 #if STATS
3359         {
3360                 int i = 0;
3361                 struct page *page;
3362
3363                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3364                         BUG_ON(page->active);
3365
3366                         i++;
3367                 }
3368                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3369         }
3370 #endif
3371         spin_unlock(&n->list_lock);
3372         slabs_destroy(cachep, &list);
3373         ac->avail -= batchcount;
3374         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3375 }
3376
3377 /*
3378  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3379  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3380  */
3381 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3382                                 unsigned long caller)
3383 {
3384         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3385
3386         kasan_slab_free(cachep, objp);
3387
3388         check_irq_off();
3389         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3390         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3391
3392         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3393
3394         /*
3395          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3396          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3397          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3398          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3399          * the cache.
3400          */
3401         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3402                 return;
3403
3404         if (ac->avail < ac->limit) {
3405                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3406         } else {
3407                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3408                 cache_flusharray(cachep, ac);
3409         }
3410
3411         if (sk_memalloc_socks()) {
3412                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3413
3414                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3415                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3416                         return;
3417                 }
3418         }
3419
3420         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3421 }
3422
3423 /**
3424  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3425  * @cachep: The cache to allocate from.
3426  * @flags: See kmalloc().
3427  *
3428  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3429  * if the cache has no available objects.
3430  */
3431 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3432 {
3433         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3434
3435         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3436         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3437                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3438
3439         return ret;
3440 }
3441 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3442
3443 static __always_inline void
3444 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3445                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3446 {
3447         size_t i;
3448
3449         for (i = 0; i < size; i++)
3450                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3451 }
3452
3453 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3454                           void **p)
3455 {
3456         size_t i;
3457
3458         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3459         if (!s)
3460                 return 0;
3461
3462         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3463
3464         local_irq_disable();
3465         for (i = 0; i < size; i++) {
3466                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3467
3468                 if (unlikely(!objp))
3469                         goto error;
3470                 p[i] = objp;
3471         }
3472         local_irq_enable();
3473
3474         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3475
3476         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3477         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3478                 for (i = 0; i < size; i++)
3479                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3480
3481         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3482         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3483         return size;
3484 error:
3485         local_irq_enable();
3486         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3487         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3488         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3489         return 0;
3490 }
3491 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3492
3493 #ifdef CONFIG_TRACING
3494 void *
3495 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3496 {
3497         void *ret;
3498
3499         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3500
3501         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3502         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3503                       size, cachep->size, flags);
3504         return ret;
3505 }
3506 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3507 #endif
3508
3509 #ifdef CONFIG_NUMA
3510 /**
3511  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3512  * @cachep: The cache to allocate from.
3513  * @flags: See kmalloc().
3514  * @nodeid: node number of the target node.
3515  *
3516  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3517  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3518  *
3519  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3520  */
3521 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3522 {
3523         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3524
3525         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3526         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3527                                     cachep->object_size, cachep->size,
3528                                     flags, nodeid);
3529
3530         return ret;
3531 }
3532 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3533
3534 #ifdef CONFIG_TRACING
3535 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3536                                   gfp_t flags,
3537                                   int nodeid,
3538                                   size_t size)
3539 {
3540         void *ret;
3541
3542         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3543
3544         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3545         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3546                            size, cachep->size,
3547                            flags, nodeid);
3548         return ret;
3549 }
3550 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3551 #endif
3552
3553 static __always_inline void *
3554 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3555 {
3556         struct kmem_cache *cachep;
3557         void *ret;
3558
3559         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3560         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3561                 return cachep;
3562         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3563         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3564
3565         return ret;
3566 }
3567
3568 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3569 {
3570         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3571 }
3572 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3573
3574 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3575                 int node, unsigned long caller)
3576 {
3577         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3578 }
3579 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3580 #endif /* CONFIG_NUMA */
3581
3582 /**
3583  * __do_kmalloc - allocate memory
3584  * @size: how many bytes of memory are required.
3585  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3586  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3587  */
3588 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3589                                           unsigned long caller)
3590 {
3591         struct kmem_cache *cachep;
3592         void *ret;
3593
3594         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3595         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3596                 return cachep;
3597         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3598
3599         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3600         trace_kmalloc(caller, ret,
3601                       size, cachep->size, flags);
3602
3603         return ret;
3604 }
3605
3606 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3607 {
3608         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3609 }
3610 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3611
3612 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3613 {
3614         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3615 }
3616 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3617
3618 /**
3619  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3620  * @cachep: The cache the allocation was from.
3621  * @objp: The previously allocated object.
3622  *
3623  * Free an object which was previously allocated from this
3624  * cache.
3625  */
3626 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3627 {
3628         unsigned long flags;
3629         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3630         if (!cachep)
3631                 return;
3632
3633         local_irq_save(flags);
3634         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3635         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3636                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3637         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3638         local_irq_restore(flags);
3639
3640         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3641 }
3642 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3643
3644 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3645 {
3646         struct kmem_cache *s;
3647         size_t i;
3648
3649         local_irq_disable();
3650         for (i = 0; i < size; i++) {
3651                 void *objp = p[i];
3652
3653                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3654                         s = virt_to_cache(objp);
3655                 else
3656                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3657
3658                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3659                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3660                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3661
3662                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3663         }
3664         local_irq_enable();
3665
3666         /* FIXME: add tracing */
3667 }
3668 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3669
3670 /**
3671  * kfree - free previously allocated memory
3672  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3673  *
3674  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3675  *
3676  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3677  * or you will run into trouble.
3678  */
3679 void kfree(const void *objp)
3680 {
3681         struct kmem_cache *c;
3682         unsigned long flags;
3683
3684         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3685
3686         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3687                 return;
3688         local_irq_save(flags);
3689         kfree_debugcheck(objp);
3690         c = virt_to_cache(objp);
3691         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3692
3693         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3694         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3695         local_irq_restore(flags);
3696 }
3697 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3698
3699 /*
3700  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3701  */
3702 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3703 {
3704         int ret;
3705         int node;
3706         struct kmem_cache_node *n;
3707
3708         for_each_online_node(node) {
3709                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3710                 if (ret)
3711                         goto fail;
3712
3713         }
3714
3715         return 0;
3716
3717 fail:
3718         if (!cachep->list.next) {
3719                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3720                 node--;
3721                 while (node >= 0) {
3722                         n = get_node(cachep, node);
3723                         if (n) {
3724                                 kfree(n->shared);
3725                                 free_alien_cache(n->alien);
3726                                 kfree(n);
3727                                 cachep->node[node] = NULL;
3728                         }
3729                         node--;
3730                 }
3731         }
3732         return -ENOMEM;
3733 }
3734
3735 /* Always called with the slab_mutex held */
3736 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3737                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3738 {
3739         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3740         int cpu;
3741
3742         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3743         if (!cpu_cache)
3744                 return -ENOMEM;
3745
3746         prev = cachep->cpu_cache;
3747         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3748         kick_all_cpus_sync();
3749
3750         check_irq_on();
3751         cachep->batchcount = batchcount;
3752         cachep->limit = limit;
3753         cachep->shared = shared;
3754
3755         if (!prev)
3756                 goto setup_node;
3757
3758         for_each_online_cpu(cpu) {
3759                 LIST_HEAD(list);
3760                 int node;
3761                 struct kmem_cache_node *n;
3762                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3763
3764                 node = cpu_to_mem(cpu);
3765                 n = get_node(cachep, node);
3766                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3767                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3768                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3769                 slabs_destroy(cachep, &list);
3770         }
3771         free_percpu(prev);
3772
3773 setup_node:
3774         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3775 }
3776
3777 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3778                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3779 {
3780         int ret;
3781         struct kmem_cache *c;
3782
3783         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3784
3785         if (slab_state < FULL)
3786                 return ret;
3787
3788         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3789                 return ret;
3790
3791         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3792         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3793                 /* return value determined by the root cache only */
3794                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3795         }
3796
3797         return ret;
3798 }
3799
3800 /* Called with slab_mutex held always */
3801 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3802 {
3803         int err;
3804         int limit = 0;
3805         int shared = 0;
3806         int batchcount = 0;
3807
3808         if (!is_root_cache(cachep)) {
3809                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3810                 limit = root->limit;
3811                 shared = root->shared;
3812                 batchcount = root->batchcount;
3813         }
3814
3815         if (limit && shared && batchcount)
3816                 goto skip_setup;
3817         /*
3818          * The head array serves three purposes:
3819          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3820          * - reduce the number of spinlock operations.
3821          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3822          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3823          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3824          * Bonwick.
3825          */
3826         if (cachep->size > 131072)
3827                 limit = 1;
3828         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3829                 limit = 8;
3830         else if (cachep->size > 1024)
3831                 limit = 24;
3832         else if (cachep->size > 256)
3833                 limit = 54;
3834         else
3835                 limit = 120;
3836
3837         /*
3838          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3839          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3840          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3841          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3842          * replaces Bonwick's magazine layer.
3843          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3844          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3845          */
3846         shared = 0;
3847         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3848                 shared = 8;
3849
3850 #if DEBUG
3851         /*
3852          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3853          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3854          */
3855         if (limit > 32)
3856                 limit = 32;
3857 #endif
3858         batchcount = (limit + 1) / 2;
3859 skip_setup:
3860         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3861         if (err)
3862                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3863                        cachep->name, -err);
3864         return err;
3865 }
3866
3867 /*
3868  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3869  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3870  * if drain_array() is used on the shared array.
3871  */
3872 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3873                          struct array_cache *ac, int node)
3874 {
3875         LIST_HEAD(list);
3876
3877         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3878         check_mutex_acquired();
3879
3880         if (!ac || !ac->avail)
3881                 return;
3882
3883         if (ac->touched) {
3884                 ac->touched = 0;
3885                 return;
3886         }
3887
3888         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3889         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3890         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3891
3892         slabs_destroy(cachep, &list);
3893 }
3894
3895 /**
3896  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3897  * @w: work descriptor
3898  *
3899  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3900  * Purpose:
3901  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3902  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3903  *
3904  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3905  * again on the next iteration.
3906  */
3907 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3908 {
3909         struct kmem_cache *searchp;
3910         struct kmem_cache_node *n;
3911         int node = numa_mem_id();
3912         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3913
3914         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3915                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3916                 goto out;
3917
3918         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3919                 check_irq_on();
3920
3921                 /*
3922                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3923                  * have established with reasonable certainty that
3924                  * we can do some work if the lock was obtained.
3925                  */
3926                 n = get_node(searchp, node);
3927
3928                 reap_alien(searchp, n);
3929
3930                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3931
3932                 /*
3933                  * These are racy checks but it does not matter
3934                  * if we skip one check or scan twice.
3935                  */
3936                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3937                         goto next;
3938
3939                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3940
3941                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3942
3943                 if (n->free_touched)
3944                         n->free_touched = 0;
3945                 else {
3946                         int freed;
3947
3948                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3949                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3950                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3951                 }
3952 next:
3953                 cond_resched();
3954         }
3955         check_irq_on();
3956         mutex_unlock(&slab_mutex);
3957         next_reap_node();
3958 out:
3959         /* Set up the next iteration */
3960         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3961 }
3962
3963 #ifdef CONFIG_SLABINFO
3964 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3965 {
3966         struct page *page;
3967         unsigned long active_objs;
3968         unsigned long num_objs;
3969         unsigned long active_slabs = 0;
3970         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
3971         const char *name;
3972         char *error = NULL;
3973         int node;
3974         struct kmem_cache_node *n;
3975
3976         active_objs = 0;
3977         num_slabs = 0;
3978         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3979
3980                 check_irq_on();
3981                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3982
3983                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
3984                         if (page->active != cachep->num && !error)
3985                                 error = "slabs_full accounting error";
3986                         active_objs += cachep->num;
3987                         active_slabs++;
3988                 }
3989                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
3990                         if (page->active == cachep->num && !error)
3991                                 error = "slabs_partial accounting error";
3992                         if (!page->active && !error)
3993                                 error = "slabs_partial accounting error";
3994                         active_objs += page->active;
3995                         active_slabs++;
3996                 }
3997                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3998                         if (page->active && !error)
3999                                 error = "slabs_free accounting error";
4000                         num_slabs++;
4001                 }
4002                 free_objects += n->free_objects;
4003                 if (n->shared)
4004                         shared_avail += n->shared->avail;
4005
4006                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4007         }
4008         num_slabs += active_slabs;
4009         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4010         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4011                 error = "free_objects accounting error";
4012
4013         name = cachep->name;
4014         if (error)
4015                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4016
4017         sinfo->active_objs = active_objs;
4018         sinfo->num_objs = num_objs;
4019         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4020         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4021         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4022         sinfo->limit = cachep->limit;
4023         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4024         sinfo->shared = cachep->shared;
4025         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4026         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4027 }
4028
4029 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4030 {
4031 #if STATS
4032         {                       /* node stats */
4033                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4034                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4035                 unsigned long grown = cachep->grown;
4036                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4037                 unsigned long errors = cachep->errors;
4038                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4039                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4040                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4041                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4042
4043                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4044                            allocs, high, grown,
4045                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4046                            node_frees, overflows);
4047         }
4048         /* cpu stats */
4049         {
4050                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4051                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4052                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4053                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4054
4055                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4056                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4057         }
4058 #endif
4059 }
4060
4061 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4062 /**
4063  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4064  * @file: unused
4065  * @buffer: user buffer
4066  * @count: data length
4067  * @ppos: unused
4068  */
4069 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4070                        size_t count, loff_t *ppos)
4071 {
4072         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4073         int limit, batchcount, shared, res;
4074         struct kmem_cache *cachep;
4075
4076         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4077                 return -EINVAL;
4078         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4079                 return -EFAULT;
4080         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4081
4082         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4083         if (!tmp)
4084                 return -EINVAL;
4085         *tmp = '\0';
4086         tmp++;
4087         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4088                 return -EINVAL;
4089
4090         /* Find the cache in the chain of caches. */
4091         mutex_lock(&slab_mutex);
4092         res = -EINVAL;
4093         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4094                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4095                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4096                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4097                                 res = 0;
4098                         } else {
4099                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4100                                                        batchcount, shared,
4101                                                        GFP_KERNEL);
4102                         }
4103                         break;
4104                 }
4105         }
4106         mutex_unlock(&slab_mutex);
4107         if (res >= 0)
4108                 res = count;
4109         return res;
4110 }
4111
4112 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4113
4114 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4115 {
4116         unsigned long *p;
4117         int l;
4118         if (!v)
4119                 return 1;
4120         l = n[1];
4121         p = n + 2;
4122         while (l) {
4123                 int i = l/2;
4124                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4125                 if (*q == v) {
4126                         q[1]++;
4127                         return 1;
4128                 }
4129                 if (*q > v) {
4130                         l = i;
4131                 } else {
4132                         p = q + 2;
4133                         l -= i + 1;
4134                 }
4135         }
4136         if (++n[1] == n[0])
4137                 return 0;
4138         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4139         p[0] = v;
4140         p[1] = 1;
4141         return 1;
4142 }
4143
4144 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4145                                                 struct page *page)
4146 {
4147         void *p;
4148         int i, j;
4149         unsigned long v;
4150
4151         if (n[0] == n[1])
4152                 return;
4153         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4154                 bool active = true;
4155
4156                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4157                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4158                                 active = false;
4159                                 break;
4160                         }
4161                 }
4162
4163                 if (!active)
4164                         continue;
4165
4166                 /*
4167                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4168                  * mapping is established when actual object allocation and
4169                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4170                  * cache.
4171                  */
4172                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4173                         continue;
4174
4175                 if (!add_caller(n, v))
4176                         return;
4177         }
4178 }
4179
4180 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4181 {
4182 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4183         unsigned long offset, size;
4184         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4185
4186         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4187                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4188                 if (modname[0])
4189                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4190                 return;
4191         }
4192 #endif
4193         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4194 }
4195
4196 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4197 {
4198         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4199         struct page *page;
4200         struct kmem_cache_node *n;
4201         const char *name;
4202         unsigned long *x = m->private;
4203         int node;
4204         int i;
4205
4206         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4207                 return 0;
4208         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4209                 return 0;
4210
4211         /*
4212          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4213          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4214          * during the processing, information would be wrong so restart
4215          * whole processing.
4216          */
4217         do {
4218                 set_store_user_clean(cachep);
4219                 drain_cpu_caches(cachep);
4220
4221                 x[1] = 0;
4222
4223                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4224
4225                         check_irq_on();
4226                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4227
4228                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4229                                 handle_slab(x, cachep, page);
4230                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4231                                 handle_slab(x, cachep, page);
4232                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4233                 }
4234         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4235
4236         name = cachep->name;
4237         if (x[0] == x[1]) {
4238                 /* Increase the buffer size */
4239                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4240                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4241                 if (!m->private) {
4242                         /* Too bad, we are really out */
4243                         m->private = x;
4244                         mutex_lock(&slab_mutex);
4245                         return -ENOMEM;
4246                 }
4247                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4248                 kfree(x);
4249                 mutex_lock(&slab_mutex);
4250                 /* Now make sure this entry will be retried */
4251                 m->count = m->size;
4252                 return 0;
4253         }
4254         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4255                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4256                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4257                 seq_putc(m, '\n');
4258         }
4259
4260         return 0;
4261 }
4262
4263 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4264         .start = slab_start,
4265         .next = slab_next,
4266         .stop = slab_stop,
4267         .show = leaks_show,
4268 };
4269
4270 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4271 {
4272         unsigned long *n;
4273
4274         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4275         if (!n)
4276                 return -ENOMEM;
4277
4278         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4279
4280         return 0;
4281 }
4282
4283 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4284         .open           = slabstats_open,
4285         .read           = seq_read,
4286         .llseek         = seq_lseek,
4287         .release        = seq_release_private,
4288 };
4289 #endif
4290
4291 static int __init slab_proc_init(void)
4292 {
4293 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4294         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4295 #endif
4296         return 0;
4297 }
4298 module_init(slab_proc_init);
4299 #endif
4300
4301 /**
4302  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4303  * @objp: Pointer to the object
4304  *
4305  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4306  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4307  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4308  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4309  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4310  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4311  * must not be freed during the duration of the call.
4312  */
4313 size_t ksize(const void *objp)
4314 {
4315         size_t size;
4316
4317         BUG_ON(!objp);
4318         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4319                 return 0;
4320
4321         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4322         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4323          * so we need to unpoison this area.
4324          */
4325         kasan_krealloc(objp, size, GFP_NOWAIT);
4326
4327         return size;
4328 }
4329 EXPORT_SYMBOL(ksize);