8133ebea77a48e11366f11304119158d82815688
[cascardo/linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->shared = NULL;
231         parent->alien = NULL;
232         parent->colour_next = 0;
233         spin_lock_init(&parent->list_lock);
234         parent->free_objects = 0;
235         parent->free_touched = 0;
236 }
237
238 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
239         do {                                                            \
240                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
241                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
242         } while (0)
243
244 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
245         do {                                                            \
246         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
249         } while (0)
250
251 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
252 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
253 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
254 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
255
256 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
257 /*
258  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
259  * cpucache drain/refill cycles.
260  *
261  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
262  * which could lock up otherwise freeable slabs.
263  */
264 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
265 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
266
267 #if STATS
268 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
269 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
270 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
271 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
272 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
273 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
274         do {                                                            \
275                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
276                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
277         } while (0)
278 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
279 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
280 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
281 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
282 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
283         do {                                                            \
284                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
285                         (x)->max_freeable = i;                          \
286         } while (0)
287 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
288 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
289 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
290 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
291 #else
292 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
293 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
295 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
296 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
297 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
299 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
302 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
307 #endif
308
309 #if DEBUG
310
311 /*
312  * memory layout of objects:
313  * 0            : objp
314  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
315  *              the end of an object is aligned with the end of the real
316  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
317  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
318  *              redzone word.
319  * cachep->obj_offset: The real object.
320  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
321  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
322  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
323  */
324 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
325 {
326         return cachep->obj_offset;
327 }
328
329 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
330 {
331         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
332         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
333                                       sizeof(unsigned long long));
334 }
335
336 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
337 {
338         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
339         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
340                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
341                                               sizeof(unsigned long long) -
342                                               REDZONE_ALIGN);
343         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
344                                        sizeof(unsigned long long));
345 }
346
347 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
348 {
349         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
350         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
351 }
352
353 #else
354
355 #define obj_offset(x)                   0
356 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
357 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
359
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
363
364 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
365 {
366         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
367 }
368
369 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
370 {
371         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
372 }
373
374 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
375 {
376         if (is_store_user_clean(cachep))
377                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
378 }
379
380 #else
381 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
382
383 #endif
384
385 /*
386  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
387  * overridden on the command line.
388  */
389 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
390 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
391 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
392 static bool slab_max_order_set __initdata;
393
394 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
395 {
396         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
397         return page->slab_cache;
398 }
399
400 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
401                                  unsigned int idx)
402 {
403         return page->s_mem + cache->size * idx;
404 }
405
406 /*
407  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
408  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
409  *   we can replace (offset / cache->size) by
410  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
411  */
412 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
413                                         const struct page *page, void *obj)
414 {
415         u32 offset = (obj - page->s_mem);
416         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
417 }
418
419 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
420 /* internal cache of cache description objs */
421 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
422         .batchcount = 1,
423         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
424         .shared = 1,
425         .size = sizeof(struct kmem_cache),
426         .name = "kmem_cache",
427 };
428
429 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
430
431 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
432 {
433         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
434 }
435
436 /*
437  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
438  */
439 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
440                 unsigned long flags, size_t *left_over)
441 {
442         unsigned int num;
443         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
444
445         /*
446          * The slab management structure can be either off the slab or
447          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
448          * slab is used for:
449          *
450          * - @buffer_size bytes for each object
451          * - One freelist_idx_t for each object
452          *
453          * We don't need to consider alignment of freelist because
454          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
455          * at the correct alignment.
456          *
457          * If the slab management structure is off the slab, then the
458          * alignment will already be calculated into the size. Because
459          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
460          * correct alignment when allocated.
461          */
462         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
463                 num = slab_size / buffer_size;
464                 *left_over = slab_size % buffer_size;
465         } else {
466                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
467                 *left_over = slab_size %
468                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
469         }
470
471         return num;
472 }
473
474 #if DEBUG
475 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
476
477 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
478                         char *msg)
479 {
480         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
481                function, cachep->name, msg);
482         dump_stack();
483         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
484 }
485 #endif
486
487 /*
488  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
489  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
490  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
491  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
492  * line
493   */
494
495 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
496 static int __init noaliencache_setup(char *s)
497 {
498         use_alien_caches = 0;
499         return 1;
500 }
501 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
502
503 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
504 {
505         get_option(&str, &slab_max_order);
506         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
507                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
508         slab_max_order_set = true;
509
510         return 1;
511 }
512 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
513
514 #ifdef CONFIG_NUMA
515 /*
516  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
517  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
518  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
519  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
520  */
521 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
522
523 static void init_reap_node(int cpu)
524 {
525         int node;
526
527         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
528         if (node == MAX_NUMNODES)
529                 node = first_node(node_online_map);
530
531         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
532 }
533
534 static void next_reap_node(void)
535 {
536         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
537
538         node = next_node(node, node_online_map);
539         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
540                 node = first_node(node_online_map);
541         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
542 }
543
544 #else
545 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
546 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
547 #endif
548
549 /*
550  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
551  * via the workqueue/eventd.
552  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
553  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
554  * lock.
555  */
556 static void start_cpu_timer(int cpu)
557 {
558         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
559
560         /*
561          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
562          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
563          * at that time.
564          */
565         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
566                 init_reap_node(cpu);
567                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
568                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
569                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
570         }
571 }
572
573 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
574 {
575         /*
576          * The array_cache structures contain pointers to free object.
577          * However, when such objects are allocated or transferred to another
578          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
579          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
580          * not scan such objects.
581          */
582         kmemleak_no_scan(ac);
583         if (ac) {
584                 ac->avail = 0;
585                 ac->limit = limit;
586                 ac->batchcount = batch;
587                 ac->touched = 0;
588         }
589 }
590
591 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
592                                             int batchcount, gfp_t gfp)
593 {
594         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
595         struct array_cache *ac = NULL;
596
597         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
598         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
599         return ac;
600 }
601
602 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
603                                         struct page *page, void *objp)
604 {
605         struct kmem_cache_node *n;
606         int page_node;
607         LIST_HEAD(list);
608
609         page_node = page_to_nid(page);
610         n = get_node(cachep, page_node);
611
612         spin_lock(&n->list_lock);
613         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
614         spin_unlock(&n->list_lock);
615
616         slabs_destroy(cachep, &list);
617 }
618
619 /*
620  * Transfer objects in one arraycache to another.
621  * Locking must be handled by the caller.
622  *
623  * Return the number of entries transferred.
624  */
625 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
626                 struct array_cache *from, unsigned int max)
627 {
628         /* Figure out how many entries to transfer */
629         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
630
631         if (!nr)
632                 return 0;
633
634         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
635                         sizeof(void *) *nr);
636
637         from->avail -= nr;
638         to->avail += nr;
639         return nr;
640 }
641
642 #ifndef CONFIG_NUMA
643
644 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
645 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
646
647 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
648                                                 int limit, gfp_t gfp)
649 {
650         return NULL;
651 }
652
653 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
654 {
655 }
656
657 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
658 {
659         return 0;
660 }
661
662 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
663                 gfp_t flags)
664 {
665         return NULL;
666 }
667
668 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
669                  gfp_t flags, int nodeid)
670 {
671         return NULL;
672 }
673
674 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
675 {
676         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
677 }
678
679 #else   /* CONFIG_NUMA */
680
681 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
682 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
683
684 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
685                                                 int batch, gfp_t gfp)
686 {
687         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
688         struct alien_cache *alc = NULL;
689
690         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
691         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
692         spin_lock_init(&alc->lock);
693         return alc;
694 }
695
696 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
697 {
698         struct alien_cache **alc_ptr;
699         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
700         int i;
701
702         if (limit > 1)
703                 limit = 12;
704         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
705         if (!alc_ptr)
706                 return NULL;
707
708         for_each_node(i) {
709                 if (i == node || !node_online(i))
710                         continue;
711                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
712                 if (!alc_ptr[i]) {
713                         for (i--; i >= 0; i--)
714                                 kfree(alc_ptr[i]);
715                         kfree(alc_ptr);
716                         return NULL;
717                 }
718         }
719         return alc_ptr;
720 }
721
722 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
723 {
724         int i;
725
726         if (!alc_ptr)
727                 return;
728         for_each_node(i)
729             kfree(alc_ptr[i]);
730         kfree(alc_ptr);
731 }
732
733 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
734                                 struct array_cache *ac, int node,
735                                 struct list_head *list)
736 {
737         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
738
739         if (ac->avail) {
740                 spin_lock(&n->list_lock);
741                 /*
742                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
743                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
744                  * into the free lists and getting them back later.
745                  */
746                 if (n->shared)
747                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
748
749                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
750                 ac->avail = 0;
751                 spin_unlock(&n->list_lock);
752         }
753 }
754
755 /*
756  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
757  */
758 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
759 {
760         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
761
762         if (n->alien) {
763                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
764                 struct array_cache *ac;
765
766                 if (alc) {
767                         ac = &alc->ac;
768                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
769                                 LIST_HEAD(list);
770
771                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
772                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
773                                 slabs_destroy(cachep, &list);
774                         }
775                 }
776         }
777 }
778
779 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
780                                 struct alien_cache **alien)
781 {
782         int i = 0;
783         struct alien_cache *alc;
784         struct array_cache *ac;
785         unsigned long flags;
786
787         for_each_online_node(i) {
788                 alc = alien[i];
789                 if (alc) {
790                         LIST_HEAD(list);
791
792                         ac = &alc->ac;
793                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
794                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
795                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
796                         slabs_destroy(cachep, &list);
797                 }
798         }
799 }
800
801 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
802                                 int node, int page_node)
803 {
804         struct kmem_cache_node *n;
805         struct alien_cache *alien = NULL;
806         struct array_cache *ac;
807         LIST_HEAD(list);
808
809         n = get_node(cachep, node);
810         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
811         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
812                 alien = n->alien[page_node];
813                 ac = &alien->ac;
814                 spin_lock(&alien->lock);
815                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
816                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
817                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
818                 }
819                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
820                 spin_unlock(&alien->lock);
821                 slabs_destroy(cachep, &list);
822         } else {
823                 n = get_node(cachep, page_node);
824                 spin_lock(&n->list_lock);
825                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
826                 spin_unlock(&n->list_lock);
827                 slabs_destroy(cachep, &list);
828         }
829         return 1;
830 }
831
832 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
833 {
834         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
835         int node = numa_mem_id();
836         /*
837          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
838          * cache on this cpu.
839          */
840         if (likely(node == page_node))
841                 return 0;
842
843         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
844 }
845
846 /*
847  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
848  * warn about failures.
849  */
850 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
851 {
852         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
853 }
854 #endif
855
856 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
857 {
858         struct kmem_cache_node *n;
859
860         /*
861          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
862          * begin anything. Make sure some other cpu on this
863          * node has not already allocated this
864          */
865         n = get_node(cachep, node);
866         if (n) {
867                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
868                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
869                                 cachep->num;
870                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
871
872                 return 0;
873         }
874
875         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
876         if (!n)
877                 return -ENOMEM;
878
879         kmem_cache_node_init(n);
880         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
881                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
882
883         n->free_limit =
884                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
885
886         /*
887          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
888          * come and go.  slab_mutex is sufficient
889          * protection here.
890          */
891         cachep->node[node] = n;
892
893         return 0;
894 }
895
896 /*
897  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
898  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
899  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
900  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
901  * already in use.
902  *
903  * Must hold slab_mutex.
904  */
905 static int init_cache_node_node(int node)
906 {
907         int ret;
908         struct kmem_cache *cachep;
909
910         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
911                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
912                 if (ret)
913                         return ret;
914         }
915
916         return 0;
917 }
918
919 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
920                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
921 {
922         int ret = -ENOMEM;
923         struct kmem_cache_node *n;
924         struct array_cache *old_shared = NULL;
925         struct array_cache *new_shared = NULL;
926         struct alien_cache **new_alien = NULL;
927         LIST_HEAD(list);
928
929         if (use_alien_caches) {
930                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
931                 if (!new_alien)
932                         goto fail;
933         }
934
935         if (cachep->shared) {
936                 new_shared = alloc_arraycache(node,
937                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
938                 if (!new_shared)
939                         goto fail;
940         }
941
942         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
943         if (ret)
944                 goto fail;
945
946         n = get_node(cachep, node);
947         spin_lock_irq(&n->list_lock);
948         if (n->shared && force_change) {
949                 free_block(cachep, n->shared->entry,
950                                 n->shared->avail, node, &list);
951                 n->shared->avail = 0;
952         }
953
954         if (!n->shared || force_change) {
955                 old_shared = n->shared;
956                 n->shared = new_shared;
957                 new_shared = NULL;
958         }
959
960         if (!n->alien) {
961                 n->alien = new_alien;
962                 new_alien = NULL;
963         }
964
965         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
966         slabs_destroy(cachep, &list);
967
968         /*
969          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
970          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
971          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
972          * freed after synchronize_sched().
973          */
974         if (force_change)
975                 synchronize_sched();
976
977 fail:
978         kfree(old_shared);
979         kfree(new_shared);
980         free_alien_cache(new_alien);
981
982         return ret;
983 }
984
985 static void cpuup_canceled(long cpu)
986 {
987         struct kmem_cache *cachep;
988         struct kmem_cache_node *n = NULL;
989         int node = cpu_to_mem(cpu);
990         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
991
992         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
993                 struct array_cache *nc;
994                 struct array_cache *shared;
995                 struct alien_cache **alien;
996                 LIST_HEAD(list);
997
998                 n = get_node(cachep, node);
999                 if (!n)
1000                         continue;
1001
1002                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1003
1004                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1005                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1006
1007                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1008                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1009                 if (nc) {
1010                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1011                         nc->avail = 0;
1012                 }
1013
1014                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1015                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1016                         goto free_slab;
1017                 }
1018
1019                 shared = n->shared;
1020                 if (shared) {
1021                         free_block(cachep, shared->entry,
1022                                    shared->avail, node, &list);
1023                         n->shared = NULL;
1024                 }
1025
1026                 alien = n->alien;
1027                 n->alien = NULL;
1028
1029                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1030
1031                 kfree(shared);
1032                 if (alien) {
1033                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1034                         free_alien_cache(alien);
1035                 }
1036
1037 free_slab:
1038                 slabs_destroy(cachep, &list);
1039         }
1040         /*
1041          * In the previous loop, all the objects were freed to
1042          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1043          * shrink each nodelist to its limit.
1044          */
1045         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1046                 n = get_node(cachep, node);
1047                 if (!n)
1048                         continue;
1049                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1050         }
1051 }
1052
1053 static int cpuup_prepare(long cpu)
1054 {
1055         struct kmem_cache *cachep;
1056         int node = cpu_to_mem(cpu);
1057         int err;
1058
1059         /*
1060          * We need to do this right in the beginning since
1061          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1062          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1063          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1064          */
1065         err = init_cache_node_node(node);
1066         if (err < 0)
1067                 goto bad;
1068
1069         /*
1070          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1071          * array caches
1072          */
1073         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1074                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1075                 if (err)
1076                         goto bad;
1077         }
1078
1079         return 0;
1080 bad:
1081         cpuup_canceled(cpu);
1082         return -ENOMEM;
1083 }
1084
1085 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1086                                     unsigned long action, void *hcpu)
1087 {
1088         long cpu = (long)hcpu;
1089         int err = 0;
1090
1091         switch (action) {
1092         case CPU_UP_PREPARE:
1093         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1094                 mutex_lock(&slab_mutex);
1095                 err = cpuup_prepare(cpu);
1096                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1097                 break;
1098         case CPU_ONLINE:
1099         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1100                 start_cpu_timer(cpu);
1101                 break;
1102 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1103         case CPU_DOWN_PREPARE:
1104         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1105                 /*
1106                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1107                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1108                  * anything expensive but will only modify reap_work
1109                  * and reschedule the timer.
1110                 */
1111                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1112                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1113                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1114                 break;
1115         case CPU_DOWN_FAILED:
1116         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1117                 start_cpu_timer(cpu);
1118                 break;
1119         case CPU_DEAD:
1120         case CPU_DEAD_FROZEN:
1121                 /*
1122                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1123                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1124                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1125                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1126                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1127                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1128                  */
1129                 /* fall through */
1130 #endif
1131         case CPU_UP_CANCELED:
1132         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1133                 mutex_lock(&slab_mutex);
1134                 cpuup_canceled(cpu);
1135                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1136                 break;
1137         }
1138         return notifier_from_errno(err);
1139 }
1140
1141 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1142         &cpuup_callback, NULL, 0
1143 };
1144
1145 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1146 /*
1147  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1148  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1149  * removed.
1150  *
1151  * Must hold slab_mutex.
1152  */
1153 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1154 {
1155         struct kmem_cache *cachep;
1156         int ret = 0;
1157
1158         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1159                 struct kmem_cache_node *n;
1160
1161                 n = get_node(cachep, node);
1162                 if (!n)
1163                         continue;
1164
1165                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1166
1167                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1168                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1169                         ret = -EBUSY;
1170                         break;
1171                 }
1172         }
1173         return ret;
1174 }
1175
1176 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1177                                         unsigned long action, void *arg)
1178 {
1179         struct memory_notify *mnb = arg;
1180         int ret = 0;
1181         int nid;
1182
1183         nid = mnb->status_change_nid;
1184         if (nid < 0)
1185                 goto out;
1186
1187         switch (action) {
1188         case MEM_GOING_ONLINE:
1189                 mutex_lock(&slab_mutex);
1190                 ret = init_cache_node_node(nid);
1191                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1192                 break;
1193         case MEM_GOING_OFFLINE:
1194                 mutex_lock(&slab_mutex);
1195                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1196                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1197                 break;
1198         case MEM_ONLINE:
1199         case MEM_OFFLINE:
1200         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1201         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1202                 break;
1203         }
1204 out:
1205         return notifier_from_errno(ret);
1206 }
1207 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1208
1209 /*
1210  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1211  */
1212 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1213                                 int nodeid)
1214 {
1215         struct kmem_cache_node *ptr;
1216
1217         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1218         BUG_ON(!ptr);
1219
1220         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1221         /*
1222          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1223          */
1224         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1225
1226         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1227         cachep->node[nodeid] = ptr;
1228 }
1229
1230 /*
1231  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1232  * size of kmem_cache_node.
1233  */
1234 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1235 {
1236         int node;
1237
1238         for_each_online_node(node) {
1239                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1240                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1241                     REAPTIMEOUT_NODE +
1242                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1243         }
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1248  * before smp_init().
1249  */
1250 void __init kmem_cache_init(void)
1251 {
1252         int i;
1253
1254         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1255                                         sizeof(struct rcu_head));
1256         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1257
1258         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1259                 use_alien_caches = 0;
1260
1261         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1262                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1263
1264         /*
1265          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1266          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1267          * not overridden on the command line.
1268          */
1269         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1270                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1271
1272         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1273          * from caches that do not exist yet:
1274          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1275          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1276          *    kmem_cache is statically allocated.
1277          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1278          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1279          *    array at the end of the bootstrap.
1280          * 2) Create the first kmalloc cache.
1281          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1282          *    An __init data area is used for the head array.
1283          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1284          *    head arrays.
1285          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1286          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1287          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1288          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1289          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1290          */
1291
1292         /* 1) create the kmem_cache */
1293
1294         /*
1295          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1296          */
1297         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1298                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1299                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1300                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1301         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1302         slab_state = PARTIAL;
1303
1304         /*
1305          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1306          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1307          */
1308         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1309                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1310         slab_state = PARTIAL_NODE;
1311         setup_kmalloc_cache_index_table();
1312
1313         slab_early_init = 0;
1314
1315         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1316         {
1317                 int nid;
1318
1319                 for_each_online_node(nid) {
1320                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1321
1322                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1323                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1324                 }
1325         }
1326
1327         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1328 }
1329
1330 void __init kmem_cache_init_late(void)
1331 {
1332         struct kmem_cache *cachep;
1333
1334         slab_state = UP;
1335
1336         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1337         mutex_lock(&slab_mutex);
1338         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1339                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1340                         BUG();
1341         mutex_unlock(&slab_mutex);
1342
1343         /* Done! */
1344         slab_state = FULL;
1345
1346         /*
1347          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1348          * cpu_cache_get for all new cpus
1349          */
1350         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1351
1352 #ifdef CONFIG_NUMA
1353         /*
1354          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1355          * node.
1356          */
1357         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1358 #endif
1359
1360         /*
1361          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1362          * of the kernel is not yet operational.
1363          */
1364 }
1365
1366 static int __init cpucache_init(void)
1367 {
1368         int cpu;
1369
1370         /*
1371          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1372          */
1373         for_each_online_cpu(cpu)
1374                 start_cpu_timer(cpu);
1375
1376         /* Done! */
1377         slab_state = FULL;
1378         return 0;
1379 }
1380 __initcall(cpucache_init);
1381
1382 static noinline void
1383 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1384 {
1385 #if DEBUG
1386         struct kmem_cache_node *n;
1387         struct page *page;
1388         unsigned long flags;
1389         int node;
1390         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1391                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1392
1393         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1394                 return;
1395
1396         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1397                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1398         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1399                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1400
1401         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1402                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1403                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1404
1405                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1406                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1407                         active_objs += cachep->num;
1408                         active_slabs++;
1409                 }
1410                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1411                         active_objs += page->active;
1412                         active_slabs++;
1413                 }
1414                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1415                         num_slabs++;
1416
1417                 free_objects += n->free_objects;
1418                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1419
1420                 num_slabs += active_slabs;
1421                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1422                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1423                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1424                         free_objects);
1425         }
1426 #endif
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1431  * kmem_cache_node ->list_lock.
1432  *
1433  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1434  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1435  * would be relatively rare and ignorable.
1436  */
1437 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1438                                                                 int nodeid)
1439 {
1440         struct page *page;
1441         int nr_pages;
1442
1443         flags |= cachep->allocflags;
1444         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1445                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1446
1447         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1448         if (!page) {
1449                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1450                 return NULL;
1451         }
1452
1453         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1454                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1455                 return NULL;
1456         }
1457
1458         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1459         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1460                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1461                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1462         else
1463                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1464                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1465
1466         __SetPageSlab(page);
1467         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1468         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1469                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1470
1471         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1472                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1473
1474                 if (cachep->ctor)
1475                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1476                 else
1477                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1478         }
1479
1480         return page;
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Interface to system's page release.
1485  */
1486 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1487 {
1488         int order = cachep->gfporder;
1489         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1490
1491         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1492
1493         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1494                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1495                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1496         else
1497                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1498                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1499
1500         BUG_ON(!PageSlab(page));
1501         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1502         __ClearPageSlab(page);
1503         page_mapcount_reset(page);
1504         page->mapping = NULL;
1505
1506         if (current->reclaim_state)
1507                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1508         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1509         __free_pages(page, order);
1510 }
1511
1512 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1513 {
1514         struct kmem_cache *cachep;
1515         struct page *page;
1516
1517         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1518         cachep = page->slab_cache;
1519
1520         kmem_freepages(cachep, page);
1521 }
1522
1523 #if DEBUG
1524 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1525 {
1526         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1527                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1528                 return true;
1529
1530         return false;
1531 }
1532
1533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1534 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1535                             unsigned long caller)
1536 {
1537         int size = cachep->object_size;
1538
1539         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1540
1541         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1542                 return;
1543
1544         *addr++ = 0x12345678;
1545         *addr++ = caller;
1546         *addr++ = smp_processor_id();
1547         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1548         {
1549                 unsigned long *sptr = &caller;
1550                 unsigned long svalue;
1551
1552                 while (!kstack_end(sptr)) {
1553                         svalue = *sptr++;
1554                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1555                                 *addr++ = svalue;
1556                                 size -= sizeof(unsigned long);
1557                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1558                                         break;
1559                         }
1560                 }
1561
1562         }
1563         *addr++ = 0x87654321;
1564 }
1565
1566 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1567                                 int map, unsigned long caller)
1568 {
1569         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1570                 return;
1571
1572         if (caller)
1573                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1574
1575         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1576 }
1577
1578 #else
1579 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1580                                 int map, unsigned long caller) {}
1581
1582 #endif
1583
1584 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1585 {
1586         int size = cachep->object_size;
1587         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1588
1589         memset(addr, val, size);
1590         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1591 }
1592
1593 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1594 {
1595         int i;
1596         unsigned char error = 0;
1597         int bad_count = 0;
1598
1599         pr_err("%03x: ", offset);
1600         for (i = 0; i < limit; i++) {
1601                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1602                         error = data[offset + i];
1603                         bad_count++;
1604                 }
1605         }
1606         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1607                         &data[offset], limit, 1);
1608
1609         if (bad_count == 1) {
1610                 error ^= POISON_FREE;
1611                 if (!(error & (error - 1))) {
1612                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1613 #ifdef CONFIG_X86
1614                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1615 #else
1616                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1617 #endif
1618                 }
1619         }
1620 }
1621 #endif
1622
1623 #if DEBUG
1624
1625 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1626 {
1627         int i, size;
1628         char *realobj;
1629
1630         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1631                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1632                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1633                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1634         }
1635
1636         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1637                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1638                        *dbg_userword(cachep, objp),
1639                        *dbg_userword(cachep, objp));
1640         }
1641         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1642         size = cachep->object_size;
1643         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1644                 int limit;
1645                 limit = 16;
1646                 if (i + limit > size)
1647                         limit = size - i;
1648                 dump_line(realobj, i, limit);
1649         }
1650 }
1651
1652 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1653 {
1654         char *realobj;
1655         int size, i;
1656         int lines = 0;
1657
1658         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1659                 return;
1660
1661         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1662         size = cachep->object_size;
1663
1664         for (i = 0; i < size; i++) {
1665                 char exp = POISON_FREE;
1666                 if (i == size - 1)
1667                         exp = POISON_END;
1668                 if (realobj[i] != exp) {
1669                         int limit;
1670                         /* Mismatch ! */
1671                         /* Print header */
1672                         if (lines == 0) {
1673                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1674                                        print_tainted(), cachep->name,
1675                                        realobj, size);
1676                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1677                         }
1678                         /* Hexdump the affected line */
1679                         i = (i / 16) * 16;
1680                         limit = 16;
1681                         if (i + limit > size)
1682                                 limit = size - i;
1683                         dump_line(realobj, i, limit);
1684                         i += 16;
1685                         lines++;
1686                         /* Limit to 5 lines */
1687                         if (lines > 5)
1688                                 break;
1689                 }
1690         }
1691         if (lines != 0) {
1692                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1693                  * exist:
1694                  */
1695                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1696                 unsigned int objnr;
1697
1698                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1699                 if (objnr) {
1700                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1701                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1702                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1703                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1704                 }
1705                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1706                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1707                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1708                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1709                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1710                 }
1711         }
1712 }
1713 #endif
1714
1715 #if DEBUG
1716 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1717                                                 struct page *page)
1718 {
1719         int i;
1720
1721         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1722                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1723                         POISON_FREE);
1724         }
1725
1726         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1727                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1728
1729                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1730                         check_poison_obj(cachep, objp);
1731                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1732                 }
1733                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1734                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1735                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1736                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1737                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1738                 }
1739         }
1740 }
1741 #else
1742 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1743                                                 struct page *page)
1744 {
1745 }
1746 #endif
1747
1748 /**
1749  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1750  * @cachep: cache pointer being destroyed
1751  * @page: page pointer being destroyed
1752  *
1753  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1754  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1755  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1756  */
1757 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1758 {
1759         void *freelist;
1760
1761         freelist = page->freelist;
1762         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1763         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1764                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1765         else
1766                 kmem_freepages(cachep, page);
1767
1768         /*
1769          * From now on, we don't use freelist
1770          * although actual page can be freed in rcu context
1771          */
1772         if (OFF_SLAB(cachep))
1773                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1774 }
1775
1776 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1777 {
1778         struct page *page, *n;
1779
1780         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1781                 list_del(&page->lru);
1782                 slab_destroy(cachep, page);
1783         }
1784 }
1785
1786 /**
1787  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1788  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1789  * @size: size of objects to be created in this cache.
1790  * @flags: slab allocation flags
1791  *
1792  * Also calculates the number of objects per slab.
1793  *
1794  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1795  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1796  * towards high-order requests, this should be changed.
1797  */
1798 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1799                                 size_t size, unsigned long flags)
1800 {
1801         size_t left_over = 0;
1802         int gfporder;
1803
1804         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1805                 unsigned int num;
1806                 size_t remainder;
1807
1808                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1809                 if (!num)
1810                         continue;
1811
1812                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1813                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1814                         break;
1815
1816                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1817                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1818                         size_t freelist_size;
1819
1820                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1821                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1822                         if (!freelist_cache)
1823                                 continue;
1824
1825                         /*
1826                          * Needed to avoid possible looping condition
1827                          * in cache_grow_begin()
1828                          */
1829                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1830                                 continue;
1831
1832                         /* check if off slab has enough benefit */
1833                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1834                                 continue;
1835                 }
1836
1837                 /* Found something acceptable - save it away */
1838                 cachep->num = num;
1839                 cachep->gfporder = gfporder;
1840                 left_over = remainder;
1841
1842                 /*
1843                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1844                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1845                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1846                  */
1847                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1848                         break;
1849
1850                 /*
1851                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1852                  * currently bad for the gfp()s.
1853                  */
1854                 if (gfporder >= slab_max_order)
1855                         break;
1856
1857                 /*
1858                  * Acceptable internal fragmentation?
1859                  */
1860                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1861                         break;
1862         }
1863         return left_over;
1864 }
1865
1866 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1867                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1868 {
1869         int cpu;
1870         size_t size;
1871         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1872
1873         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1874         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1875
1876         if (!cpu_cache)
1877                 return NULL;
1878
1879         for_each_possible_cpu(cpu) {
1880                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1881                                 entries, batchcount);
1882         }
1883
1884         return cpu_cache;
1885 }
1886
1887 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1888 {
1889         if (slab_state >= FULL)
1890                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1891
1892         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1893         if (!cachep->cpu_cache)
1894                 return 1;
1895
1896         if (slab_state == DOWN) {
1897                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1898                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1899         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1900                 /* For kmem_cache_node */
1901                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1902         } else {
1903                 int node;
1904
1905                 for_each_online_node(node) {
1906                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1907                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1908                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1909                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1910                 }
1911         }
1912
1913         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1914                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1915                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1916
1917         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1918         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1919         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1920         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1921         cachep->batchcount = 1;
1922         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1923         return 0;
1924 }
1925
1926 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1927         unsigned long flags, const char *name,
1928         void (*ctor)(void *))
1929 {
1930         return flags;
1931 }
1932
1933 struct kmem_cache *
1934 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1935                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1936 {
1937         struct kmem_cache *cachep;
1938
1939         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1940         if (cachep) {
1941                 cachep->refcount++;
1942
1943                 /*
1944                  * Adjust the object sizes so that we clear
1945                  * the complete object on kzalloc.
1946                  */
1947                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1948         }
1949         return cachep;
1950 }
1951
1952 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1953                         size_t size, unsigned long flags)
1954 {
1955         size_t left;
1956
1957         cachep->num = 0;
1958
1959         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1960                 return false;
1961
1962         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1963                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1964         if (!cachep->num)
1965                 return false;
1966
1967         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1968                 return false;
1969
1970         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1971
1972         return true;
1973 }
1974
1975 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1976                         size_t size, unsigned long flags)
1977 {
1978         size_t left;
1979
1980         cachep->num = 0;
1981
1982         /*
1983          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1984          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1985          */
1986         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1987                 return false;
1988
1989         /*
1990          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1991          * off-slab (should allow better packing of objs).
1992          */
1993         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1994         if (!cachep->num)
1995                 return false;
1996
1997         /*
1998          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1999          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2000          */
2001         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
2002                 return false;
2003
2004         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2005
2006         return true;
2007 }
2008
2009 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
2010                         size_t size, unsigned long flags)
2011 {
2012         size_t left;
2013
2014         cachep->num = 0;
2015
2016         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2017         if (!cachep->num)
2018                 return false;
2019
2020         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2021
2022         return true;
2023 }
2024
2025 /**
2026  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2027  * @cachep: cache management descriptor
2028  * @flags: SLAB flags
2029  *
2030  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2031  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2032  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2033  *
2034  * The flags are
2035  *
2036  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2037  * to catch references to uninitialised memory.
2038  *
2039  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2040  * for buffer overruns.
2041  *
2042  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2043  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2044  * as davem.
2045  */
2046 int
2047 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2048 {
2049         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2050         gfp_t gfp;
2051         int err;
2052         size_t size = cachep->size;
2053
2054 #if DEBUG
2055 #if FORCED_DEBUG
2056         /*
2057          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2058          * large objects, if the increased size would increase the object size
2059          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2060          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2061          */
2062         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2063                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2064                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2065         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2066                 flags |= SLAB_POISON;
2067 #endif
2068 #endif
2069
2070         /*
2071          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2072          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2073          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2074          */
2075         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2076                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2077                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2078         }
2079
2080         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2081                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2082                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2083                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2084                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2085                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2086         }
2087
2088         /* 3) caller mandated alignment */
2089         if (ralign < cachep->align) {
2090                 ralign = cachep->align;
2091         }
2092         /* disable debug if necessary */
2093         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2094                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2095         /*
2096          * 4) Store it.
2097          */
2098         cachep->align = ralign;
2099         cachep->colour_off = cache_line_size();
2100         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2101         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2102                 cachep->colour_off = cachep->align;
2103
2104         if (slab_is_available())
2105                 gfp = GFP_KERNEL;
2106         else
2107                 gfp = GFP_NOWAIT;
2108
2109 #if DEBUG
2110
2111         /*
2112          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2113          * into align above.
2114          */
2115         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2116                 /* add space for red zone words */
2117                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2118                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2119         }
2120         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2121                 /* user store requires one word storage behind the end of
2122                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2123                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2124                  */
2125                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2126                         size += REDZONE_ALIGN;
2127                 else
2128                         size += BYTES_PER_WORD;
2129         }
2130 #endif
2131
2132         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2133
2134         size = ALIGN(size, cachep->align);
2135         /*
2136          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2137          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2138          */
2139         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2140                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2141
2142 #if DEBUG
2143         /*
2144          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2145          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2146          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2147          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2148          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2149          */
2150         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2151                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2152                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2153                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2154
2155                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2156                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2157                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2158                                 size = tmp_size;
2159                                 goto done;
2160                         }
2161                 }
2162         }
2163 #endif
2164
2165         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2166                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2167                 goto done;
2168         }
2169
2170         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2171                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2172                 goto done;
2173         }
2174
2175         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2176                 goto done;
2177
2178         return -E2BIG;
2179
2180 done:
2181         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2182         cachep->flags = flags;
2183         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2184         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2185                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2186         cachep->size = size;
2187         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2188
2189 #if DEBUG
2190         /*
2191          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2192          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2193          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2194          */
2195         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2196                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2197                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2198                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2199 #endif
2200
2201         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2202                 cachep->freelist_cache =
2203                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2204         }
2205
2206         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2207         if (err) {
2208                 __kmem_cache_release(cachep);
2209                 return err;
2210         }
2211
2212         return 0;
2213 }
2214
2215 #if DEBUG
2216 static void check_irq_off(void)
2217 {
2218         BUG_ON(!irqs_disabled());
2219 }
2220
2221 static void check_irq_on(void)
2222 {
2223         BUG_ON(irqs_disabled());
2224 }
2225
2226 static void check_mutex_acquired(void)
2227 {
2228         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2229 }
2230
2231 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2232 {
2233 #ifdef CONFIG_SMP
2234         check_irq_off();
2235         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2236 #endif
2237 }
2238
2239 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2240 {
2241 #ifdef CONFIG_SMP
2242         check_irq_off();
2243         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2244 #endif
2245 }
2246
2247 #else
2248 #define check_irq_off() do { } while(0)
2249 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2250 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2251 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2252 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2253 #endif
2254
2255 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2256                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2257 {
2258         int tofree;
2259
2260         if (!ac || !ac->avail)
2261                 return;
2262
2263         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2264         if (tofree > ac->avail)
2265                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2266
2267         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2268         ac->avail -= tofree;
2269         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2270 }
2271
2272 static void do_drain(void *arg)
2273 {
2274         struct kmem_cache *cachep = arg;
2275         struct array_cache *ac;
2276         int node = numa_mem_id();
2277         struct kmem_cache_node *n;
2278         LIST_HEAD(list);
2279
2280         check_irq_off();
2281         ac = cpu_cache_get(cachep);
2282         n = get_node(cachep, node);
2283         spin_lock(&n->list_lock);
2284         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2285         spin_unlock(&n->list_lock);
2286         slabs_destroy(cachep, &list);
2287         ac->avail = 0;
2288 }
2289
2290 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2291 {
2292         struct kmem_cache_node *n;
2293         int node;
2294         LIST_HEAD(list);
2295
2296         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2297         check_irq_on();
2298         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2299                 if (n->alien)
2300                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2301
2302         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2303                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2304                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2305                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2306
2307                 slabs_destroy(cachep, &list);
2308         }
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Remove slabs from the list of free slabs.
2313  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2314  *
2315  * Returns the actual number of slabs released.
2316  */
2317 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2318                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2319 {
2320         struct list_head *p;
2321         int nr_freed;
2322         struct page *page;
2323
2324         nr_freed = 0;
2325         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2326
2327                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2328                 p = n->slabs_free.prev;
2329                 if (p == &n->slabs_free) {
2330                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2331                         goto out;
2332                 }
2333
2334                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2335                 list_del(&page->lru);
2336                 /*
2337                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2338                  * to the cache.
2339                  */
2340                 n->free_objects -= cache->num;
2341                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2342                 slab_destroy(cache, page);
2343                 nr_freed++;
2344         }
2345 out:
2346         return nr_freed;
2347 }
2348
2349 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep, bool deactivate)
2350 {
2351         int ret = 0;
2352         int node;
2353         struct kmem_cache_node *n;
2354
2355         drain_cpu_caches(cachep);
2356
2357         check_irq_on();
2358         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2359                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2360
2361                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2362                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2363         }
2364         return (ret ? 1 : 0);
2365 }
2366
2367 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2368 {
2369         return __kmem_cache_shrink(cachep, false);
2370 }
2371
2372 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2373 {
2374         int i;
2375         struct kmem_cache_node *n;
2376
2377         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2378
2379         /* NUMA: free the node structures */
2380         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2381                 kfree(n->shared);
2382                 free_alien_cache(n->alien);
2383                 kfree(n);
2384                 cachep->node[i] = NULL;
2385         }
2386 }
2387
2388 /*
2389  * Get the memory for a slab management obj.
2390  *
2391  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2392  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2393  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2394  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2395  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2396  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2397  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2398  *
2399  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2400  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2401  */
2402 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2403                                    struct page *page, int colour_off,
2404                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2405 {
2406         void *freelist;
2407         void *addr = page_address(page);
2408
2409         page->s_mem = addr + colour_off;
2410         page->active = 0;
2411
2412         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2413                 freelist = NULL;
2414         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2415                 /* Slab management obj is off-slab. */
2416                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2417                                               local_flags, nodeid);
2418                 if (!freelist)
2419                         return NULL;
2420         } else {
2421                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2422                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2423                                 cachep->freelist_size;
2424         }
2425
2426         return freelist;
2427 }
2428
2429 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2430 {
2431         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2432 }
2433
2434 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2435                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2436 {
2437         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2438 }
2439
2440 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2441 {
2442 #if DEBUG
2443         int i;
2444
2445         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2446                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2447
2448                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2449                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2450
2451                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2452                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2453                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2454                 }
2455                 /*
2456                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2457                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2458                  * They must also be threaded.
2459                  */
2460                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2461                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2462                                                    objp + obj_offset(cachep));
2463                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2464                         kasan_poison_object_data(
2465                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2466                 }
2467
2468                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2469                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2470                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2471                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2472                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2473                 }
2474                 /* need to poison the objs? */
2475                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2476                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2477                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2478                 }
2479         }
2480 #endif
2481 }
2482
2483 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2484                             struct page *page)
2485 {
2486         int i;
2487         void *objp;
2488
2489         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2490
2491         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2492                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2493                                                 obj_offset(cachep);
2494         }
2495
2496         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2497                 /* constructor could break poison info */
2498                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2499                         objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2500                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2501                         cachep->ctor(objp);
2502                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2503                 }
2504
2505                 set_free_obj(page, i, i);
2506         }
2507 }
2508
2509 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2510 {
2511         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2512                 if (flags & GFP_DMA)
2513                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2514                 else
2515                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2516         }
2517 }
2518
2519 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2520 {
2521         void *objp;
2522
2523         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2524         page->active++;
2525
2526 #if DEBUG
2527         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2528                 set_store_user_dirty(cachep);
2529 #endif
2530
2531         return objp;
2532 }
2533
2534 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2535                         struct page *page, void *objp)
2536 {
2537         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2538 #if DEBUG
2539         unsigned int i;
2540
2541         /* Verify double free bug */
2542         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2543                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2544                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2545                                cachep->name, objp);
2546                         BUG();
2547                 }
2548         }
2549 #endif
2550         page->active--;
2551         if (!page->freelist)
2552                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2553
2554         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2559  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2560  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2561  */
2562 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2563                            void *freelist)
2564 {
2565         page->slab_cache = cache;
2566         page->freelist = freelist;
2567 }
2568
2569 /*
2570  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2571  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2572  */
2573 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2574                                 gfp_t flags, int nodeid)
2575 {
2576         void *freelist;
2577         size_t offset;
2578         gfp_t local_flags;
2579         int page_node;
2580         struct kmem_cache_node *n;
2581         struct page *page;
2582
2583         /*
2584          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2585          * critical path in kmem_cache_alloc().
2586          */
2587         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2588                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2589                 BUG();
2590         }
2591         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2592
2593         check_irq_off();
2594         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2595                 local_irq_enable();
2596
2597         /*
2598          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2599          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2600          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2601          * will eventually be caught here (where it matters).
2602          */
2603         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2604
2605         /*
2606          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2607          * 'nodeid'.
2608          */
2609         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2610         if (!page)
2611                 goto failed;
2612
2613         page_node = page_to_nid(page);
2614         n = get_node(cachep, page_node);
2615
2616         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2617         n->colour_next++;
2618         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2619                 n->colour_next = 0;
2620
2621         offset = n->colour_next;
2622         if (offset >= cachep->colour)
2623                 offset = 0;
2624
2625         offset *= cachep->colour_off;
2626
2627         /* Get slab management. */
2628         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2629                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2630         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2631                 goto opps1;
2632
2633         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2634
2635         kasan_poison_slab(page);
2636         cache_init_objs(cachep, page);
2637
2638         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2639                 local_irq_disable();
2640
2641         return page;
2642
2643 opps1:
2644         kmem_freepages(cachep, page);
2645 failed:
2646         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2647                 local_irq_disable();
2648         return NULL;
2649 }
2650
2651 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2652 {
2653         struct kmem_cache_node *n;
2654         void *list = NULL;
2655
2656         check_irq_off();
2657
2658         if (!page)
2659                 return;
2660
2661         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2662         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2663
2664         spin_lock(&n->list_lock);
2665         if (!page->active)
2666                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2667         else
2668                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2669         STATS_INC_GROWN(cachep);
2670         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2671         spin_unlock(&n->list_lock);
2672
2673         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2674 }
2675
2676 #if DEBUG
2677
2678 /*
2679  * Perform extra freeing checks:
2680  * - detect bad pointers.
2681  * - POISON/RED_ZONE checking
2682  */
2683 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2684 {
2685         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2686                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2687                        (unsigned long)objp);
2688                 BUG();
2689         }
2690 }
2691
2692 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2693 {
2694         unsigned long long redzone1, redzone2;
2695
2696         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2697         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2698
2699         /*
2700          * Redzone is ok.
2701          */
2702         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2703                 return;
2704
2705         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2706                 slab_error(cache, "double free detected");
2707         else
2708                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2709
2710         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2711                obj, redzone1, redzone2);
2712 }
2713
2714 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2715                                    unsigned long caller)
2716 {
2717         unsigned int objnr;
2718         struct page *page;
2719
2720         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2721
2722         objp -= obj_offset(cachep);
2723         kfree_debugcheck(objp);
2724         page = virt_to_head_page(objp);
2725
2726         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2727                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2728                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2729                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2730         }
2731         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2732                 set_store_user_dirty(cachep);
2733                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2734         }
2735
2736         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2737
2738         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2739         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2740
2741         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2742                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2743                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2744         }
2745         return objp;
2746 }
2747
2748 #else
2749 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2750 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2751 #endif
2752
2753 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2754                                                 void **list)
2755 {
2756 #if DEBUG
2757         void *next = *list;
2758         void *objp;
2759
2760         while (next) {
2761                 objp = next - obj_offset(cachep);
2762                 next = *(void **)next;
2763                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2764         }
2765 #endif
2766 }
2767
2768 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2769                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2770                                 void **list)
2771 {
2772         /* move slabp to correct slabp list: */
2773         list_del(&page->lru);
2774         if (page->active == cachep->num) {
2775                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2776                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2777 #if DEBUG
2778                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2779                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2780                                 void **objp = page->freelist;
2781
2782                                 *objp = *list;
2783                                 *list = objp;
2784                         }
2785 #endif
2786                         page->freelist = NULL;
2787                 }
2788         } else
2789                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2790 }
2791
2792 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2793 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2794                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2795 {
2796         if (!page)
2797                 return NULL;
2798
2799         if (pfmemalloc)
2800                 return page;
2801
2802         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2803                 return page;
2804
2805         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2806         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2807                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2808                 return page;
2809         }
2810
2811         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2812         list_del(&page->lru);
2813         if (!page->active)
2814                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2815         else
2816                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2817
2818         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2819                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2820                         return page;
2821         }
2822
2823         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2824                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2825                         return page;
2826         }
2827
2828         return NULL;
2829 }
2830
2831 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2832 {
2833         struct page *page;
2834
2835         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2836                         struct page, lru);
2837         if (!page) {
2838                 n->free_touched = 1;
2839                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2840                                 struct page, lru);
2841         }
2842
2843         if (sk_memalloc_socks())
2844                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2845
2846         return page;
2847 }
2848
2849 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2850                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2851 {
2852         struct page *page;
2853         void *obj;
2854         void *list = NULL;
2855
2856         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2857                 return NULL;
2858
2859         spin_lock(&n->list_lock);
2860         page = get_first_slab(n, true);
2861         if (!page) {
2862                 spin_unlock(&n->list_lock);
2863                 return NULL;
2864         }
2865
2866         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2867         n->free_objects--;
2868
2869         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2870
2871         spin_unlock(&n->list_lock);
2872         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2873
2874         return obj;
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2879  * or cache_grow_end() for new slab
2880  */
2881 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2882                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2883 {
2884         /*
2885          * There must be at least one object available for
2886          * allocation.
2887          */
2888         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2889
2890         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2891                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2892                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2893                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2894
2895                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2896         }
2897
2898         return batchcount;
2899 }
2900
2901 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2902 {
2903         int batchcount;
2904         struct kmem_cache_node *n;
2905         struct array_cache *ac, *shared;
2906         int node;
2907         void *list = NULL;
2908         struct page *page;
2909
2910         check_irq_off();
2911         node = numa_mem_id();
2912
2913         ac = cpu_cache_get(cachep);
2914         batchcount = ac->batchcount;
2915         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2916                 /*
2917                  * If there was little recent activity on this cache, then
2918                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2919                  * refill bouncing.
2920                  */
2921                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2922         }
2923         n = get_node(cachep, node);
2924
2925         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2926         shared = READ_ONCE(n->shared);
2927         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2928                 goto direct_grow;
2929
2930         spin_lock(&n->list_lock);
2931         shared = READ_ONCE(n->shared);
2932
2933         /* See if we can refill from the shared array */
2934         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2935                 shared->touched = 1;
2936                 goto alloc_done;
2937         }
2938
2939         while (batchcount > 0) {
2940                 /* Get slab alloc is to come from. */
2941                 page = get_first_slab(n, false);
2942                 if (!page)
2943                         goto must_grow;
2944
2945                 check_spinlock_acquired(cachep);
2946
2947                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
2948                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2949         }
2950
2951 must_grow:
2952         n->free_objects -= ac->avail;
2953 alloc_done:
2954         spin_unlock(&n->list_lock);
2955         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2956
2957 direct_grow:
2958         if (unlikely(!ac->avail)) {
2959                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2960                 if (sk_memalloc_socks()) {
2961                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2962
2963                         if (obj)
2964                                 return obj;
2965                 }
2966
2967                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
2968
2969                 /*
2970                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
2971                  * then ac could change.
2972                  */
2973                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2974                 if (!ac->avail && page)
2975                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
2976                 cache_grow_end(cachep, page);
2977
2978                 if (!ac->avail)
2979                         return NULL;
2980         }
2981         ac->touched = 1;
2982
2983         return ac->entry[--ac->avail];
2984 }
2985
2986 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2987                                                 gfp_t flags)
2988 {
2989         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
2990 #if DEBUG
2991         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2992 #endif
2993 }
2994
2995 #if DEBUG
2996 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2997                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2998 {
2999         if (!objp)
3000                 return objp;
3001         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3002                 check_poison_obj(cachep, objp);
3003                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3004                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3005         }
3006         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3007                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3008
3009         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3010                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3011                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3012                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3013                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3014                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3015                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3016                 }
3017                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3018                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3019         }
3020
3021         objp += obj_offset(cachep);
3022         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3023                 cachep->ctor(objp);
3024         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3025             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3026                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3027                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3028         }
3029         return objp;
3030 }
3031 #else
3032 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3033 #endif
3034
3035 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3036 {
3037         void *objp;
3038         struct array_cache *ac;
3039
3040         check_irq_off();
3041
3042         ac = cpu_cache_get(cachep);
3043         if (likely(ac->avail)) {
3044                 ac->touched = 1;
3045                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3046
3047                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3048                 goto out;
3049         }
3050
3051         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3052         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3053         /*
3054          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3055          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3056          */
3057         ac = cpu_cache_get(cachep);
3058
3059 out:
3060         /*
3061          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3062          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3063          * treat the array pointers as a reference to the object.
3064          */
3065         if (objp)
3066                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3067         return objp;
3068 }
3069
3070 #ifdef CONFIG_NUMA
3071 /*
3072  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3073  *
3074  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3075  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3076  */
3077 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3078 {
3079         int nid_alloc, nid_here;
3080
3081         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3082                 return NULL;
3083         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3084         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3085                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3086         else if (current->mempolicy)
3087                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3088         if (nid_alloc != nid_here)
3089                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3090         return NULL;
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3095  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3096  * available node for available objects. If that fails then we
3097  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3098  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3099  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3100  */
3101 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3102 {
3103         struct zonelist *zonelist;
3104         struct zoneref *z;
3105         struct zone *zone;
3106         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3107         void *obj = NULL;
3108         struct page *page;
3109         int nid;
3110         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3111
3112         if (flags & __GFP_THISNODE)
3113                 return NULL;
3114
3115 retry_cpuset:
3116         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3117         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3118
3119 retry:
3120         /*
3121          * Look through allowed nodes for objects available
3122          * from existing per node queues.
3123          */
3124         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3125                 nid = zone_to_nid(zone);
3126
3127                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3128                         get_node(cache, nid) &&
3129                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3130                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3131                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3132                                 if (obj)
3133                                         break;
3134                 }
3135         }
3136
3137         if (!obj) {
3138                 /*
3139                  * This allocation will be performed within the constraints
3140                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3141                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3142                  * set and go into memory reserves if necessary.
3143                  */
3144                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3145                 cache_grow_end(cache, page);
3146                 if (page) {
3147                         nid = page_to_nid(page);
3148                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3149                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3150
3151                         /*
3152                          * Another processor may allocate the objects in
3153                          * the slab since we are not holding any locks.
3154                          */
3155                         if (!obj)
3156                                 goto retry;
3157                 }
3158         }
3159
3160         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3161                 goto retry_cpuset;
3162         return obj;
3163 }
3164
3165 /*
3166  * A interface to enable slab creation on nodeid
3167  */
3168 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3169                                 int nodeid)
3170 {
3171         struct page *page;
3172         struct kmem_cache_node *n;
3173         void *obj = NULL;
3174         void *list = NULL;
3175
3176         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3177         n = get_node(cachep, nodeid);
3178         BUG_ON(!n);
3179
3180         check_irq_off();
3181         spin_lock(&n->list_lock);
3182         page = get_first_slab(n, false);
3183         if (!page)
3184                 goto must_grow;
3185
3186         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3187
3188         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3189         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3190         STATS_SET_HIGH(cachep);
3191
3192         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3193
3194         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3195         n->free_objects--;
3196
3197         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3198
3199         spin_unlock(&n->list_lock);
3200         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3201         return obj;
3202
3203 must_grow:
3204         spin_unlock(&n->list_lock);
3205         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3206         if (page) {
3207                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3208                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3209         }
3210         cache_grow_end(cachep, page);
3211
3212         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3213 }
3214
3215 static __always_inline void *
3216 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3217                    unsigned long caller)
3218 {
3219         unsigned long save_flags;
3220         void *ptr;
3221         int slab_node = numa_mem_id();
3222
3223         flags &= gfp_allowed_mask;
3224         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3225         if (unlikely(!cachep))
3226                 return NULL;
3227
3228         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3229         local_irq_save(save_flags);
3230
3231         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3232                 nodeid = slab_node;
3233
3234         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3235                 /* Node not bootstrapped yet */
3236                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3237                 goto out;
3238         }
3239
3240         if (nodeid == slab_node) {
3241                 /*
3242                  * Use the locally cached objects if possible.
3243                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3244                  * to other nodes. It may fail while we still have
3245                  * objects on other nodes available.
3246                  */
3247                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3248                 if (ptr)
3249                         goto out;
3250         }
3251         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3252         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3253   out:
3254         local_irq_restore(save_flags);
3255         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3256
3257         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3258                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3259
3260         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3261         return ptr;
3262 }
3263
3264 static __always_inline void *
3265 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3266 {
3267         void *objp;
3268
3269         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3270                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3271                 if (objp)
3272                         goto out;
3273         }
3274         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3275
3276         /*
3277          * We may just have run out of memory on the local node.
3278          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3279          */
3280         if (!objp)
3281                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3282
3283   out:
3284         return objp;
3285 }
3286 #else
3287
3288 static __always_inline void *
3289 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3290 {
3291         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3292 }
3293
3294 #endif /* CONFIG_NUMA */
3295
3296 static __always_inline void *
3297 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3298 {
3299         unsigned long save_flags;
3300         void *objp;
3301
3302         flags &= gfp_allowed_mask;
3303         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3304         if (unlikely(!cachep))
3305                 return NULL;
3306
3307         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3308         local_irq_save(save_flags);
3309         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3310         local_irq_restore(save_flags);
3311         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3312         prefetchw(objp);
3313
3314         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3315                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3316
3317         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3318         return objp;
3319 }
3320
3321 /*
3322  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3323  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3324  */
3325 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3326                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3327 {
3328         int i;
3329         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3330         struct page *page;
3331
3332         n->free_objects += nr_objects;
3333
3334         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3335                 void *objp;
3336                 struct page *page;
3337
3338                 objp = objpp[i];
3339
3340                 page = virt_to_head_page(objp);
3341                 list_del(&page->lru);
3342                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3343                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3344                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3345
3346                 /* fixup slab chains */
3347                 if (page->active == 0)
3348                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3349                 else {
3350                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3351                          * partial list on free - maximum time for the
3352                          * other objects to be freed, too.
3353                          */
3354                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3355                 }
3356         }
3357
3358         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3359                 n->free_objects -= cachep->num;
3360
3361                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3362                 list_del(&page->lru);
3363                 list_add(&page->lru, list);
3364         }
3365 }
3366
3367 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3368 {
3369         int batchcount;
3370         struct kmem_cache_node *n;
3371         int node = numa_mem_id();
3372         LIST_HEAD(list);
3373
3374         batchcount = ac->batchcount;
3375
3376         check_irq_off();
3377         n = get_node(cachep, node);
3378         spin_lock(&n->list_lock);
3379         if (n->shared) {
3380                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3381                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3382                 if (max) {
3383                         if (batchcount > max)
3384                                 batchcount = max;
3385                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3386                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3387                         shared_array->avail += batchcount;
3388                         goto free_done;
3389                 }
3390         }
3391
3392         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3393 free_done:
3394 #if STATS
3395         {
3396                 int i = 0;
3397                 struct page *page;
3398
3399                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3400                         BUG_ON(page->active);
3401
3402                         i++;
3403                 }
3404                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3405         }
3406 #endif
3407         spin_unlock(&n->list_lock);
3408         slabs_destroy(cachep, &list);
3409         ac->avail -= batchcount;
3410         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3411 }
3412
3413 /*
3414  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3415  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3416  */
3417 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3418                                 unsigned long caller)
3419 {
3420         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3421
3422         kasan_slab_free(cachep, objp);
3423
3424         check_irq_off();
3425         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3426         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3427
3428         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3429
3430         /*
3431          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3432          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3433          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3434          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3435          * the cache.
3436          */
3437         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3438                 return;
3439
3440         if (ac->avail < ac->limit) {
3441                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3442         } else {
3443                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3444                 cache_flusharray(cachep, ac);
3445         }
3446
3447         if (sk_memalloc_socks()) {
3448                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3449
3450                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3451                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3452                         return;
3453                 }
3454         }
3455
3456         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3457 }
3458
3459 /**
3460  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3461  * @cachep: The cache to allocate from.
3462  * @flags: See kmalloc().
3463  *
3464  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3465  * if the cache has no available objects.
3466  */
3467 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3468 {
3469         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3470
3471         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3472         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3473                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3474
3475         return ret;
3476 }
3477 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3478
3479 static __always_inline void
3480 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3481                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3482 {
3483         size_t i;
3484
3485         for (i = 0; i < size; i++)
3486                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3487 }
3488
3489 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3490                           void **p)
3491 {
3492         size_t i;
3493
3494         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3495         if (!s)
3496                 return 0;
3497
3498         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3499
3500         local_irq_disable();
3501         for (i = 0; i < size; i++) {
3502                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3503
3504                 if (unlikely(!objp))
3505                         goto error;
3506                 p[i] = objp;
3507         }
3508         local_irq_enable();
3509
3510         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3511
3512         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3513         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3514                 for (i = 0; i < size; i++)
3515                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3516
3517         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3518         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3519         return size;
3520 error:
3521         local_irq_enable();
3522         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3523         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3524         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3525         return 0;
3526 }
3527 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3528
3529 #ifdef CONFIG_TRACING
3530 void *
3531 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3532 {
3533         void *ret;
3534
3535         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3536
3537         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3538         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3539                       size, cachep->size, flags);
3540         return ret;
3541 }
3542 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3543 #endif
3544
3545 #ifdef CONFIG_NUMA
3546 /**
3547  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3548  * @cachep: The cache to allocate from.
3549  * @flags: See kmalloc().
3550  * @nodeid: node number of the target node.
3551  *
3552  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3553  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3554  *
3555  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3556  */
3557 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3558 {
3559         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3560
3561         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3562         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3563                                     cachep->object_size, cachep->size,
3564                                     flags, nodeid);
3565
3566         return ret;
3567 }
3568 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3569
3570 #ifdef CONFIG_TRACING
3571 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3572                                   gfp_t flags,
3573                                   int nodeid,
3574                                   size_t size)
3575 {
3576         void *ret;
3577
3578         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3579
3580         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3581         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3582                            size, cachep->size,
3583                            flags, nodeid);
3584         return ret;
3585 }
3586 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3587 #endif
3588
3589 static __always_inline void *
3590 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3591 {
3592         struct kmem_cache *cachep;
3593         void *ret;
3594
3595         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3596         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3597                 return cachep;
3598         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3599         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3600
3601         return ret;
3602 }
3603
3604 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3605 {
3606         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3607 }
3608 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3609
3610 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3611                 int node, unsigned long caller)
3612 {
3613         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3614 }
3615 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3616 #endif /* CONFIG_NUMA */
3617
3618 /**
3619  * __do_kmalloc - allocate memory
3620  * @size: how many bytes of memory are required.
3621  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3622  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3623  */
3624 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3625                                           unsigned long caller)
3626 {
3627         struct kmem_cache *cachep;
3628         void *ret;
3629
3630         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3631         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3632                 return cachep;
3633         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3634
3635         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3636         trace_kmalloc(caller, ret,
3637                       size, cachep->size, flags);
3638
3639         return ret;
3640 }
3641
3642 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3643 {
3644         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3645 }
3646 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3647
3648 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3649 {
3650         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3651 }
3652 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3653
3654 /**
3655  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3656  * @cachep: The cache the allocation was from.
3657  * @objp: The previously allocated object.
3658  *
3659  * Free an object which was previously allocated from this
3660  * cache.
3661  */
3662 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3663 {
3664         unsigned long flags;
3665         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3666         if (!cachep)
3667                 return;
3668
3669         local_irq_save(flags);
3670         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3671         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3672                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3673         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3674         local_irq_restore(flags);
3675
3676         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3677 }
3678 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3679
3680 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3681 {
3682         struct kmem_cache *s;
3683         size_t i;
3684
3685         local_irq_disable();
3686         for (i = 0; i < size; i++) {
3687                 void *objp = p[i];
3688
3689                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3690                         s = virt_to_cache(objp);
3691                 else
3692                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3693
3694                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3695                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3696                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3697
3698                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3699         }
3700         local_irq_enable();
3701
3702         /* FIXME: add tracing */
3703 }
3704 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3705
3706 /**
3707  * kfree - free previously allocated memory
3708  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3709  *
3710  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3711  *
3712  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3713  * or you will run into trouble.
3714  */
3715 void kfree(const void *objp)
3716 {
3717         struct kmem_cache *c;
3718         unsigned long flags;
3719
3720         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3721
3722         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3723                 return;
3724         local_irq_save(flags);
3725         kfree_debugcheck(objp);
3726         c = virt_to_cache(objp);
3727         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3728
3729         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3730         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3731         local_irq_restore(flags);
3732 }
3733 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3734
3735 /*
3736  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3737  */
3738 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3739 {
3740         int ret;
3741         int node;
3742         struct kmem_cache_node *n;
3743
3744         for_each_online_node(node) {
3745                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3746                 if (ret)
3747                         goto fail;
3748
3749         }
3750
3751         return 0;
3752
3753 fail:
3754         if (!cachep->list.next) {
3755                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3756                 node--;
3757                 while (node >= 0) {
3758                         n = get_node(cachep, node);
3759                         if (n) {
3760                                 kfree(n->shared);
3761                                 free_alien_cache(n->alien);
3762                                 kfree(n);
3763                                 cachep->node[node] = NULL;
3764                         }
3765                         node--;
3766                 }
3767         }
3768         return -ENOMEM;
3769 }
3770
3771 /* Always called with the slab_mutex held */
3772 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3773                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3774 {
3775         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3776         int cpu;
3777
3778         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3779         if (!cpu_cache)
3780                 return -ENOMEM;
3781
3782         prev = cachep->cpu_cache;
3783         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3784         kick_all_cpus_sync();
3785
3786         check_irq_on();
3787         cachep->batchcount = batchcount;
3788         cachep->limit = limit;
3789         cachep->shared = shared;
3790
3791         if (!prev)
3792                 goto setup_node;
3793
3794         for_each_online_cpu(cpu) {
3795                 LIST_HEAD(list);
3796                 int node;
3797                 struct kmem_cache_node *n;
3798                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3799
3800                 node = cpu_to_mem(cpu);
3801                 n = get_node(cachep, node);
3802                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3803                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3804                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3805                 slabs_destroy(cachep, &list);
3806         }
3807         free_percpu(prev);
3808
3809 setup_node:
3810         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3811 }
3812
3813 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3814                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3815 {
3816         int ret;
3817         struct kmem_cache *c;
3818
3819         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3820
3821         if (slab_state < FULL)
3822                 return ret;
3823
3824         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3825                 return ret;
3826
3827         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3828         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3829                 /* return value determined by the root cache only */
3830                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3831         }
3832
3833         return ret;
3834 }
3835
3836 /* Called with slab_mutex held always */
3837 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3838 {
3839         int err;
3840         int limit = 0;
3841         int shared = 0;
3842         int batchcount = 0;
3843
3844         if (!is_root_cache(cachep)) {
3845                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3846                 limit = root->limit;
3847                 shared = root->shared;
3848                 batchcount = root->batchcount;
3849         }
3850
3851         if (limit && shared && batchcount)
3852                 goto skip_setup;
3853         /*
3854          * The head array serves three purposes:
3855          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3856          * - reduce the number of spinlock operations.
3857          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3858          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3859          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3860          * Bonwick.
3861          */
3862         if (cachep->size > 131072)
3863                 limit = 1;
3864         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3865                 limit = 8;
3866         else if (cachep->size > 1024)
3867                 limit = 24;
3868         else if (cachep->size > 256)
3869                 limit = 54;
3870         else
3871                 limit = 120;
3872
3873         /*
3874          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3875          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3876          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3877          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3878          * replaces Bonwick's magazine layer.
3879          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3880          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3881          */
3882         shared = 0;
3883         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3884                 shared = 8;
3885
3886 #if DEBUG
3887         /*
3888          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3889          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3890          */
3891         if (limit > 32)
3892                 limit = 32;
3893 #endif
3894         batchcount = (limit + 1) / 2;
3895 skip_setup:
3896         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3897         if (err)
3898                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3899                        cachep->name, -err);
3900         return err;
3901 }
3902
3903 /*
3904  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3905  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3906  * if drain_array() is used on the shared array.
3907  */
3908 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3909                          struct array_cache *ac, int node)
3910 {
3911         LIST_HEAD(list);
3912
3913         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3914         check_mutex_acquired();
3915
3916         if (!ac || !ac->avail)
3917                 return;
3918
3919         if (ac->touched) {
3920                 ac->touched = 0;
3921                 return;
3922         }
3923
3924         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3925         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3926         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3927
3928         slabs_destroy(cachep, &list);
3929 }
3930
3931 /**
3932  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3933  * @w: work descriptor
3934  *
3935  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3936  * Purpose:
3937  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3938  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3939  *
3940  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3941  * again on the next iteration.
3942  */
3943 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3944 {
3945         struct kmem_cache *searchp;
3946         struct kmem_cache_node *n;
3947         int node = numa_mem_id();
3948         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3949
3950         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3951                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3952                 goto out;
3953
3954         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3955                 check_irq_on();
3956
3957                 /*
3958                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3959                  * have established with reasonable certainty that
3960                  * we can do some work if the lock was obtained.
3961                  */
3962                 n = get_node(searchp, node);
3963
3964                 reap_alien(searchp, n);
3965
3966                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3967
3968                 /*
3969                  * These are racy checks but it does not matter
3970                  * if we skip one check or scan twice.
3971                  */
3972                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3973                         goto next;
3974
3975                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3976
3977                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3978
3979                 if (n->free_touched)
3980                         n->free_touched = 0;
3981                 else {
3982                         int freed;
3983
3984                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3985                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3986                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3987                 }
3988 next:
3989                 cond_resched();
3990         }
3991         check_irq_on();
3992         mutex_unlock(&slab_mutex);
3993         next_reap_node();
3994 out:
3995         /* Set up the next iteration */
3996         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3997 }
3998
3999 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4000 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4001 {
4002         struct page *page;
4003         unsigned long active_objs;
4004         unsigned long num_objs;
4005         unsigned long active_slabs = 0;
4006         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4007         const char *name;
4008         char *error = NULL;
4009         int node;
4010         struct kmem_cache_node *n;
4011
4012         active_objs = 0;
4013         num_slabs = 0;
4014         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4015
4016                 check_irq_on();
4017                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4018
4019                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
4020                         if (page->active != cachep->num && !error)
4021                                 error = "slabs_full accounting error";
4022                         active_objs += cachep->num;
4023                         active_slabs++;
4024                 }
4025                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4026                         if (page->active == cachep->num && !error)
4027                                 error = "slabs_partial accounting error";
4028                         if (!page->active && !error)
4029                                 error = "slabs_partial accounting error";
4030                         active_objs += page->active;
4031                         active_slabs++;
4032                 }
4033                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4034                         if (page->active && !error)
4035                                 error = "slabs_free accounting error";
4036                         num_slabs++;
4037                 }
4038                 free_objects += n->free_objects;
4039                 if (n->shared)
4040                         shared_avail += n->shared->avail;
4041
4042                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4043         }
4044         num_slabs += active_slabs;
4045         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4046         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4047                 error = "free_objects accounting error";
4048
4049         name = cachep->name;
4050         if (error)
4051                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4052
4053         sinfo->active_objs = active_objs;
4054         sinfo->num_objs = num_objs;
4055         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4056         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4057         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4058         sinfo->limit = cachep->limit;
4059         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4060         sinfo->shared = cachep->shared;
4061         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4062         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4063 }
4064
4065 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4066 {
4067 #if STATS
4068         {                       /* node stats */
4069                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4070                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4071                 unsigned long grown = cachep->grown;
4072                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4073                 unsigned long errors = cachep->errors;
4074                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4075                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4076                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4077                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4078
4079                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4080                            allocs, high, grown,
4081                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4082                            node_frees, overflows);
4083         }
4084         /* cpu stats */
4085         {
4086                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4087                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4088                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4089                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4090
4091                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4092                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4093         }
4094 #endif
4095 }
4096
4097 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4098 /**
4099  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4100  * @file: unused
4101  * @buffer: user buffer
4102  * @count: data length
4103  * @ppos: unused
4104  */
4105 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4106                        size_t count, loff_t *ppos)
4107 {
4108         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4109         int limit, batchcount, shared, res;
4110         struct kmem_cache *cachep;
4111
4112         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4113                 return -EINVAL;
4114         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4115                 return -EFAULT;
4116         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4117
4118         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4119         if (!tmp)
4120                 return -EINVAL;
4121         *tmp = '\0';
4122         tmp++;
4123         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4124                 return -EINVAL;
4125
4126         /* Find the cache in the chain of caches. */
4127         mutex_lock(&slab_mutex);
4128         res = -EINVAL;
4129         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4130                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4131                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4132                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4133                                 res = 0;
4134                         } else {
4135                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4136                                                        batchcount, shared,
4137                                                        GFP_KERNEL);
4138                         }
4139                         break;
4140                 }
4141         }
4142         mutex_unlock(&slab_mutex);
4143         if (res >= 0)
4144                 res = count;
4145         return res;
4146 }
4147
4148 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4149
4150 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4151 {
4152         unsigned long *p;
4153         int l;
4154         if (!v)
4155                 return 1;
4156         l = n[1];
4157         p = n + 2;
4158         while (l) {
4159                 int i = l/2;
4160                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4161                 if (*q == v) {
4162                         q[1]++;
4163                         return 1;
4164                 }
4165                 if (*q > v) {
4166                         l = i;
4167                 } else {
4168                         p = q + 2;
4169                         l -= i + 1;
4170                 }
4171         }
4172         if (++n[1] == n[0])
4173                 return 0;
4174         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4175         p[0] = v;
4176         p[1] = 1;
4177         return 1;
4178 }
4179
4180 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4181                                                 struct page *page)
4182 {
4183         void *p;
4184         int i, j;
4185         unsigned long v;
4186
4187         if (n[0] == n[1])
4188                 return;
4189         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4190                 bool active = true;
4191
4192                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4193                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4194                                 active = false;
4195                                 break;
4196                         }
4197                 }
4198
4199                 if (!active)
4200                         continue;
4201
4202                 /*
4203                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4204                  * mapping is established when actual object allocation and
4205                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4206                  * cache.
4207                  */
4208                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4209                         continue;
4210
4211                 if (!add_caller(n, v))
4212                         return;
4213         }
4214 }
4215
4216 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4217 {
4218 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4219         unsigned long offset, size;
4220         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4221
4222         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4223                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4224                 if (modname[0])
4225                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4226                 return;
4227         }
4228 #endif
4229         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4230 }
4231
4232 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4233 {
4234         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4235         struct page *page;
4236         struct kmem_cache_node *n;
4237         const char *name;
4238         unsigned long *x = m->private;
4239         int node;
4240         int i;
4241
4242         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4243                 return 0;
4244         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4245                 return 0;
4246
4247         /*
4248          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4249          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4250          * during the processing, information would be wrong so restart
4251          * whole processing.
4252          */
4253         do {
4254                 set_store_user_clean(cachep);
4255                 drain_cpu_caches(cachep);
4256
4257                 x[1] = 0;
4258
4259                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4260
4261                         check_irq_on();
4262                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4263
4264                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4265                                 handle_slab(x, cachep, page);
4266                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4267                                 handle_slab(x, cachep, page);
4268                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4269                 }
4270         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4271
4272         name = cachep->name;
4273         if (x[0] == x[1]) {
4274                 /* Increase the buffer size */
4275                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4276                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4277                 if (!m->private) {
4278                         /* Too bad, we are really out */
4279                         m->private = x;
4280                         mutex_lock(&slab_mutex);
4281                         return -ENOMEM;
4282                 }
4283                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4284                 kfree(x);
4285                 mutex_lock(&slab_mutex);
4286                 /* Now make sure this entry will be retried */
4287                 m->count = m->size;
4288                 return 0;
4289         }
4290         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4291                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4292                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4293                 seq_putc(m, '\n');
4294         }
4295
4296         return 0;
4297 }
4298
4299 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4300         .start = slab_start,
4301         .next = slab_next,
4302         .stop = slab_stop,
4303         .show = leaks_show,
4304 };
4305
4306 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4307 {
4308         unsigned long *n;
4309
4310         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4311         if (!n)
4312                 return -ENOMEM;
4313
4314         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4315
4316         return 0;
4317 }
4318
4319 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4320         .open           = slabstats_open,
4321         .read           = seq_read,
4322         .llseek         = seq_lseek,
4323         .release        = seq_release_private,
4324 };
4325 #endif
4326
4327 static int __init slab_proc_init(void)
4328 {
4329 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4330         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4331 #endif
4332         return 0;
4333 }
4334 module_init(slab_proc_init);
4335 #endif
4336
4337 /**
4338  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4339  * @objp: Pointer to the object
4340  *
4341  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4342  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4343  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4344  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4345  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4346  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4347  * must not be freed during the duration of the call.
4348  */
4349 size_t ksize(const void *objp)
4350 {
4351         size_t size;
4352
4353         BUG_ON(!objp);
4354         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4355                 return 0;
4356
4357         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4358         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4359          * so we need to unpoison this area.
4360          */
4361         kasan_krealloc(objp, size, GFP_NOWAIT);
4362
4363         return size;
4364 }
4365 EXPORT_SYMBOL(ksize);