Merge tag 'arm64-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64/linux
[muen/linux.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         if (ac) {
554                 ac->avail = 0;
555                 ac->limit = limit;
556                 ac->batchcount = batch;
557                 ac->touched = 0;
558         }
559 }
560
561 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
562                                             int batchcount, gfp_t gfp)
563 {
564         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
565         struct array_cache *ac = NULL;
566
567         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         if (alc) {
670                 kmemleak_no_scan(alc);
671                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
672                 spin_lock_init(&alc->lock);
673         }
674         return alc;
675 }
676
677 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
678 {
679         struct alien_cache **alc_ptr;
680         int i;
681
682         if (limit > 1)
683                 limit = 12;
684         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
685         if (!alc_ptr)
686                 return NULL;
687
688         for_each_node(i) {
689                 if (i == node || !node_online(i))
690                         continue;
691                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
692                 if (!alc_ptr[i]) {
693                         for (i--; i >= 0; i--)
694                                 kfree(alc_ptr[i]);
695                         kfree(alc_ptr);
696                         return NULL;
697                 }
698         }
699         return alc_ptr;
700 }
701
702 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
703 {
704         int i;
705
706         if (!alc_ptr)
707                 return;
708         for_each_node(i)
709             kfree(alc_ptr[i]);
710         kfree(alc_ptr);
711 }
712
713 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
714                                 struct array_cache *ac, int node,
715                                 struct list_head *list)
716 {
717         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
718
719         if (ac->avail) {
720                 spin_lock(&n->list_lock);
721                 /*
722                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
723                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
724                  * into the free lists and getting them back later.
725                  */
726                 if (n->shared)
727                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
728
729                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
730                 ac->avail = 0;
731                 spin_unlock(&n->list_lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
737  */
738 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
739 {
740         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
741
742         if (n->alien) {
743                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
744                 struct array_cache *ac;
745
746                 if (alc) {
747                         ac = &alc->ac;
748                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
749                                 LIST_HEAD(list);
750
751                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
752                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
753                                 slabs_destroy(cachep, &list);
754                         }
755                 }
756         }
757 }
758
759 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
760                                 struct alien_cache **alien)
761 {
762         int i = 0;
763         struct alien_cache *alc;
764         struct array_cache *ac;
765         unsigned long flags;
766
767         for_each_online_node(i) {
768                 alc = alien[i];
769                 if (alc) {
770                         LIST_HEAD(list);
771
772                         ac = &alc->ac;
773                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
774                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
775                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
776                         slabs_destroy(cachep, &list);
777                 }
778         }
779 }
780
781 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
782                                 int node, int page_node)
783 {
784         struct kmem_cache_node *n;
785         struct alien_cache *alien = NULL;
786         struct array_cache *ac;
787         LIST_HEAD(list);
788
789         n = get_node(cachep, node);
790         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
791         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
792                 alien = n->alien[page_node];
793                 ac = &alien->ac;
794                 spin_lock(&alien->lock);
795                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
796                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
797                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
798                 }
799                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
800                 spin_unlock(&alien->lock);
801                 slabs_destroy(cachep, &list);
802         } else {
803                 n = get_node(cachep, page_node);
804                 spin_lock(&n->list_lock);
805                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
806                 spin_unlock(&n->list_lock);
807                 slabs_destroy(cachep, &list);
808         }
809         return 1;
810 }
811
812 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
813 {
814         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
815         int node = numa_mem_id();
816         /*
817          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
818          * cache on this cpu.
819          */
820         if (likely(node == page_node))
821                 return 0;
822
823         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
824 }
825
826 /*
827  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
828  * warn about failures.
829  */
830 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
831 {
832         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
833 }
834 #endif
835
836 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n;
839
840         /*
841          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
842          * begin anything. Make sure some other cpu on this
843          * node has not already allocated this
844          */
845         n = get_node(cachep, node);
846         if (n) {
847                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
848                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
849                                 cachep->num;
850                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
851
852                 return 0;
853         }
854
855         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
856         if (!n)
857                 return -ENOMEM;
858
859         kmem_cache_node_init(n);
860         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
861                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
862
863         n->free_limit =
864                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
865
866         /*
867          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
868          * come and go.  slab_mutex is sufficient
869          * protection here.
870          */
871         cachep->node[node] = n;
872
873         return 0;
874 }
875
876 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
877 /*
878  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
879  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
880  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
881  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
882  * already in use.
883  *
884  * Must hold slab_mutex.
885  */
886 static int init_cache_node_node(int node)
887 {
888         int ret;
889         struct kmem_cache *cachep;
890
891         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
892                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
893                 if (ret)
894                         return ret;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899 #endif
900
901 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
902                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
903 {
904         int ret = -ENOMEM;
905         struct kmem_cache_node *n;
906         struct array_cache *old_shared = NULL;
907         struct array_cache *new_shared = NULL;
908         struct alien_cache **new_alien = NULL;
909         LIST_HEAD(list);
910
911         if (use_alien_caches) {
912                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
913                 if (!new_alien)
914                         goto fail;
915         }
916
917         if (cachep->shared) {
918                 new_shared = alloc_arraycache(node,
919                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
920                 if (!new_shared)
921                         goto fail;
922         }
923
924         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         n = get_node(cachep, node);
929         spin_lock_irq(&n->list_lock);
930         if (n->shared && force_change) {
931                 free_block(cachep, n->shared->entry,
932                                 n->shared->avail, node, &list);
933                 n->shared->avail = 0;
934         }
935
936         if (!n->shared || force_change) {
937                 old_shared = n->shared;
938                 n->shared = new_shared;
939                 new_shared = NULL;
940         }
941
942         if (!n->alien) {
943                 n->alien = new_alien;
944                 new_alien = NULL;
945         }
946
947         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
948         slabs_destroy(cachep, &list);
949
950         /*
951          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
952          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
953          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
954          * freed after synchronize_rcu().
955          */
956         if (old_shared && force_change)
957                 synchronize_rcu();
958
959 fail:
960         kfree(old_shared);
961         kfree(new_shared);
962         free_alien_cache(new_alien);
963
964         return ret;
965 }
966
967 #ifdef CONFIG_SMP
968
969 static void cpuup_canceled(long cpu)
970 {
971         struct kmem_cache *cachep;
972         struct kmem_cache_node *n = NULL;
973         int node = cpu_to_mem(cpu);
974         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
975
976         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
977                 struct array_cache *nc;
978                 struct array_cache *shared;
979                 struct alien_cache **alien;
980                 LIST_HEAD(list);
981
982                 n = get_node(cachep, node);
983                 if (!n)
984                         continue;
985
986                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
987
988                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
989                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
990
991                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
992                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
993                 if (nc) {
994                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
995                         nc->avail = 0;
996                 }
997
998                 if (!cpumask_empty(mask)) {
999                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1000                         goto free_slab;
1001                 }
1002
1003                 shared = n->shared;
1004                 if (shared) {
1005                         free_block(cachep, shared->entry,
1006                                    shared->avail, node, &list);
1007                         n->shared = NULL;
1008                 }
1009
1010                 alien = n->alien;
1011                 n->alien = NULL;
1012
1013                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014
1015                 kfree(shared);
1016                 if (alien) {
1017                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1018                         free_alien_cache(alien);
1019                 }
1020
1021 free_slab:
1022                 slabs_destroy(cachep, &list);
1023         }
1024         /*
1025          * In the previous loop, all the objects were freed to
1026          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1027          * shrink each nodelist to its limit.
1028          */
1029         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1030                 n = get_node(cachep, node);
1031                 if (!n)
1032                         continue;
1033                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1034         }
1035 }
1036
1037 static int cpuup_prepare(long cpu)
1038 {
1039         struct kmem_cache *cachep;
1040         int node = cpu_to_mem(cpu);
1041         int err;
1042
1043         /*
1044          * We need to do this right in the beginning since
1045          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1046          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1047          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1048          */
1049         err = init_cache_node_node(node);
1050         if (err < 0)
1051                 goto bad;
1052
1053         /*
1054          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1055          * array caches
1056          */
1057         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1058                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1059                 if (err)
1060                         goto bad;
1061         }
1062
1063         return 0;
1064 bad:
1065         cpuup_canceled(cpu);
1066         return -ENOMEM;
1067 }
1068
1069 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         int err;
1072
1073         mutex_lock(&slab_mutex);
1074         err = cpuup_prepare(cpu);
1075         mutex_unlock(&slab_mutex);
1076         return err;
1077 }
1078
1079 /*
1080  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1081  * offline.
1082  *
1083  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1084  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1085  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1086  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1087  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1088  */
1089 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1090 {
1091         mutex_lock(&slab_mutex);
1092         cpuup_canceled(cpu);
1093         mutex_unlock(&slab_mutex);
1094         return 0;
1095 }
1096 #endif
1097
1098 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1099 {
1100         start_cpu_timer(cpu);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1105 {
1106         /*
1107          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1108          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1109          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1110          * timer.
1111          */
1112         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1113         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1114         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1119 /*
1120  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1121  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1122  * removed.
1123  *
1124  * Must hold slab_mutex.
1125  */
1126 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1127 {
1128         struct kmem_cache *cachep;
1129         int ret = 0;
1130
1131         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1132                 struct kmem_cache_node *n;
1133
1134                 n = get_node(cachep, node);
1135                 if (!n)
1136                         continue;
1137
1138                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1139
1140                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1141                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1142                         ret = -EBUSY;
1143                         break;
1144                 }
1145         }
1146         return ret;
1147 }
1148
1149 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1150                                         unsigned long action, void *arg)
1151 {
1152         struct memory_notify *mnb = arg;
1153         int ret = 0;
1154         int nid;
1155
1156         nid = mnb->status_change_nid;
1157         if (nid < 0)
1158                 goto out;
1159
1160         switch (action) {
1161         case MEM_GOING_ONLINE:
1162                 mutex_lock(&slab_mutex);
1163                 ret = init_cache_node_node(nid);
1164                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1165                 break;
1166         case MEM_GOING_OFFLINE:
1167                 mutex_lock(&slab_mutex);
1168                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1169                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1170                 break;
1171         case MEM_ONLINE:
1172         case MEM_OFFLINE:
1173         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1174         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1175                 break;
1176         }
1177 out:
1178         return notifier_from_errno(ret);
1179 }
1180 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1181
1182 /*
1183  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1184  */
1185 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1186                                 int nodeid)
1187 {
1188         struct kmem_cache_node *ptr;
1189
1190         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1191         BUG_ON(!ptr);
1192
1193         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1194         /*
1195          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1196          */
1197         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1198
1199         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1200         cachep->node[nodeid] = ptr;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1205  * size of kmem_cache_node.
1206  */
1207 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1208 {
1209         int node;
1210
1211         for_each_online_node(node) {
1212                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1213                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1214                     REAPTIMEOUT_NODE +
1215                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1221  * before smp_init().
1222  */
1223 void __init kmem_cache_init(void)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1228
1229         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1230                 use_alien_caches = 0;
1231
1232         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1233                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1234
1235         /*
1236          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1237          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1238          * not overridden on the command line.
1239          */
1240         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1241                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1242
1243         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1244          * from caches that do not exist yet:
1245          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1246          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1247          *    kmem_cache is statically allocated.
1248          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1249          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1250          *    array at the end of the bootstrap.
1251          * 2) Create the first kmalloc cache.
1252          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1253          *    An __init data area is used for the head array.
1254          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1255          *    head arrays.
1256          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1257          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1258          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1259          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1260          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1261          */
1262
1263         /* 1) create the kmem_cache */
1264
1265         /*
1266          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1267          */
1268         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1269                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1270                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1271                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1272         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1273         memcg_link_cache(kmem_cache);
1274         slab_state = PARTIAL;
1275
1276         /*
1277          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1278          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1279          */
1280         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1281                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1282                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1283                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1284         slab_state = PARTIAL_NODE;
1285         setup_kmalloc_cache_index_table();
1286
1287         slab_early_init = 0;
1288
1289         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1290         {
1291                 int nid;
1292
1293                 for_each_online_node(nid) {
1294                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1295
1296                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1297                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1298                 }
1299         }
1300
1301         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1302 }
1303
1304 void __init kmem_cache_init_late(void)
1305 {
1306         struct kmem_cache *cachep;
1307
1308         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1309         mutex_lock(&slab_mutex);
1310         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1311                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1312                         BUG();
1313         mutex_unlock(&slab_mutex);
1314
1315         /* Done! */
1316         slab_state = FULL;
1317
1318 #ifdef CONFIG_NUMA
1319         /*
1320          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1321          * node.
1322          */
1323         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1324 #endif
1325
1326         /*
1327          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1328          * of the kernel is not yet operational.
1329          */
1330 }
1331
1332 static int __init cpucache_init(void)
1333 {
1334         int ret;
1335
1336         /*
1337          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1338          */
1339         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1340                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1341         WARN_ON(ret < 0);
1342
1343         return 0;
1344 }
1345 __initcall(cpucache_init);
1346
1347 static noinline void
1348 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1349 {
1350 #if DEBUG
1351         struct kmem_cache_node *n;
1352         unsigned long flags;
1353         int node;
1354         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1355                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1356
1357         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1358                 return;
1359
1360         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1361                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1362         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1363                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1364
1365         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1366                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1367
1368                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1369                 total_slabs = n->total_slabs;
1370                 free_slabs = n->free_slabs;
1371                 free_objs = n->free_objects;
1372                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1373
1374                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1375                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1376                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1377                         total_slabs * cachep->num);
1378         }
1379 #endif
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1384  * kmem_cache_node ->list_lock.
1385  *
1386  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1387  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1388  * would be relatively rare and ignorable.
1389  */
1390 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1391                                                                 int nodeid)
1392 {
1393         struct page *page;
1394         int nr_pages;
1395
1396         flags |= cachep->allocflags;
1397
1398         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1399         if (!page) {
1400                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1401                 return NULL;
1402         }
1403
1404         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1405                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1406                 return NULL;
1407         }
1408
1409         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1410         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1412         else
1413                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1414
1415         __SetPageSlab(page);
1416         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1417         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1418                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1419
1420         return page;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Interface to system's page release.
1425  */
1426 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1427 {
1428         int order = cachep->gfporder;
1429         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1430
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1433         else
1434                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1435
1436         BUG_ON(!PageSlab(page));
1437         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1438         __ClearPageSlab(page);
1439         page_mapcount_reset(page);
1440         page->mapping = NULL;
1441
1442         if (current->reclaim_state)
1443                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1444         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1445         __free_pages(page, order);
1446 }
1447
1448 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1449 {
1450         struct kmem_cache *cachep;
1451         struct page *page;
1452
1453         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1454         cachep = page->slab_cache;
1455
1456         kmem_freepages(cachep, page);
1457 }
1458
1459 #if DEBUG
1460 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1461 {
1462         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1463                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1464                 return true;
1465
1466         return false;
1467 }
1468
1469 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1470 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1471                             unsigned long caller)
1472 {
1473         int size = cachep->object_size;
1474
1475         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1476
1477         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1478                 return;
1479
1480         *addr++ = 0x12345678;
1481         *addr++ = caller;
1482         *addr++ = smp_processor_id();
1483         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1484         {
1485                 unsigned long *sptr = &caller;
1486                 unsigned long svalue;
1487
1488                 while (!kstack_end(sptr)) {
1489                         svalue = *sptr++;
1490                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1491                                 *addr++ = svalue;
1492                                 size -= sizeof(unsigned long);
1493                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1494                                         break;
1495                         }
1496                 }
1497
1498         }
1499         *addr++ = 0x87654321;
1500 }
1501
1502 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1503                                 int map, unsigned long caller)
1504 {
1505         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1506                 return;
1507
1508         if (caller)
1509                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1510
1511         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1512 }
1513
1514 #else
1515 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1516                                 int map, unsigned long caller) {}
1517
1518 #endif
1519
1520 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1521 {
1522         int size = cachep->object_size;
1523         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1524
1525         memset(addr, val, size);
1526         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1527 }
1528
1529 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1530 {
1531         int i;
1532         unsigned char error = 0;
1533         int bad_count = 0;
1534
1535         pr_err("%03x: ", offset);
1536         for (i = 0; i < limit; i++) {
1537                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1538                         error = data[offset + i];
1539                         bad_count++;
1540                 }
1541         }
1542         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1543                         &data[offset], limit, 1);
1544
1545         if (bad_count == 1) {
1546                 error ^= POISON_FREE;
1547                 if (!(error & (error - 1))) {
1548                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1549 #ifdef CONFIG_X86
1550                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1551 #else
1552                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1553 #endif
1554                 }
1555         }
1556 }
1557 #endif
1558
1559 #if DEBUG
1560
1561 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1562 {
1563         int i, size;
1564         char *realobj;
1565
1566         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1567                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1568                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1569                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1570         }
1571
1572         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1573                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1574         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1575         size = cachep->object_size;
1576         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1577                 int limit;
1578                 limit = 16;
1579                 if (i + limit > size)
1580                         limit = size - i;
1581                 dump_line(realobj, i, limit);
1582         }
1583 }
1584
1585 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1586 {
1587         char *realobj;
1588         int size, i;
1589         int lines = 0;
1590
1591         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1592                 return;
1593
1594         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1595         size = cachep->object_size;
1596
1597         for (i = 0; i < size; i++) {
1598                 char exp = POISON_FREE;
1599                 if (i == size - 1)
1600                         exp = POISON_END;
1601                 if (realobj[i] != exp) {
1602                         int limit;
1603                         /* Mismatch ! */
1604                         /* Print header */
1605                         if (lines == 0) {
1606                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1607                                        print_tainted(), cachep->name,
1608                                        realobj, size);
1609                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1610                         }
1611                         /* Hexdump the affected line */
1612                         i = (i / 16) * 16;
1613                         limit = 16;
1614                         if (i + limit > size)
1615                                 limit = size - i;
1616                         dump_line(realobj, i, limit);
1617                         i += 16;
1618                         lines++;
1619                         /* Limit to 5 lines */
1620                         if (lines > 5)
1621                                 break;
1622                 }
1623         }
1624         if (lines != 0) {
1625                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1626                  * exist:
1627                  */
1628                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1629                 unsigned int objnr;
1630
1631                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1632                 if (objnr) {
1633                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1634                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1635                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1636                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1637                 }
1638                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1639                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1640                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1641                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1642                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1643                 }
1644         }
1645 }
1646 #endif
1647
1648 #if DEBUG
1649 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1650                                                 struct page *page)
1651 {
1652         int i;
1653
1654         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1655                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1656                         POISON_FREE);
1657         }
1658
1659         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1660                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1661
1662                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1663                         check_poison_obj(cachep, objp);
1664                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1665                 }
1666                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1667                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1668                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1669                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1670                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1671                 }
1672         }
1673 }
1674 #else
1675 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1676                                                 struct page *page)
1677 {
1678 }
1679 #endif
1680
1681 /**
1682  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1683  * @cachep: cache pointer being destroyed
1684  * @page: page pointer being destroyed
1685  *
1686  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1687  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1688  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1689  */
1690 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1691 {
1692         void *freelist;
1693
1694         freelist = page->freelist;
1695         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1696         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1697                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1698         else
1699                 kmem_freepages(cachep, page);
1700
1701         /*
1702          * From now on, we don't use freelist
1703          * although actual page can be freed in rcu context
1704          */
1705         if (OFF_SLAB(cachep))
1706                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1707 }
1708
1709 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1710 {
1711         struct page *page, *n;
1712
1713         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1714                 list_del(&page->lru);
1715                 slab_destroy(cachep, page);
1716         }
1717 }
1718
1719 /**
1720  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1721  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1722  * @size: size of objects to be created in this cache.
1723  * @flags: slab allocation flags
1724  *
1725  * Also calculates the number of objects per slab.
1726  *
1727  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1728  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1729  * towards high-order requests, this should be changed.
1730  *
1731  * Return: number of left-over bytes in a slab
1732  */
1733 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1734                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1735 {
1736         size_t left_over = 0;
1737         int gfporder;
1738
1739         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1740                 unsigned int num;
1741                 size_t remainder;
1742
1743                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1744                 if (!num)
1745                         continue;
1746
1747                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1748                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1749                         break;
1750
1751                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1752                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1753                         size_t freelist_size;
1754
1755                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1756                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1757                         if (!freelist_cache)
1758                                 continue;
1759
1760                         /*
1761                          * Needed to avoid possible looping condition
1762                          * in cache_grow_begin()
1763                          */
1764                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1765                                 continue;
1766
1767                         /* check if off slab has enough benefit */
1768                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1769                                 continue;
1770                 }
1771
1772                 /* Found something acceptable - save it away */
1773                 cachep->num = num;
1774                 cachep->gfporder = gfporder;
1775                 left_over = remainder;
1776
1777                 /*
1778                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1779                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1780                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1781                  */
1782                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1783                         break;
1784
1785                 /*
1786                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1787                  * currently bad for the gfp()s.
1788                  */
1789                 if (gfporder >= slab_max_order)
1790                         break;
1791
1792                 /*
1793                  * Acceptable internal fragmentation?
1794                  */
1795                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1796                         break;
1797         }
1798         return left_over;
1799 }
1800
1801 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1802                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1803 {
1804         int cpu;
1805         size_t size;
1806         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1807
1808         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1809         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1810
1811         if (!cpu_cache)
1812                 return NULL;
1813
1814         for_each_possible_cpu(cpu) {
1815                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1816                                 entries, batchcount);
1817         }
1818
1819         return cpu_cache;
1820 }
1821
1822 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1823 {
1824         if (slab_state >= FULL)
1825                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1826
1827         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1828         if (!cachep->cpu_cache)
1829                 return 1;
1830
1831         if (slab_state == DOWN) {
1832                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1833                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1834         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1835                 /* For kmem_cache_node */
1836                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1837         } else {
1838                 int node;
1839
1840                 for_each_online_node(node) {
1841                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1842                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1843                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1844                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1845                 }
1846         }
1847
1848         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1849                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1850                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1851
1852         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1853         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1854         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1855         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1856         cachep->batchcount = 1;
1857         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1858         return 0;
1859 }
1860
1861 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1862         slab_flags_t flags, const char *name,
1863         void (*ctor)(void *))
1864 {
1865         return flags;
1866 }
1867
1868 struct kmem_cache *
1869 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1870                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1871 {
1872         struct kmem_cache *cachep;
1873
1874         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1875         if (cachep) {
1876                 cachep->refcount++;
1877
1878                 /*
1879                  * Adjust the object sizes so that we clear
1880                  * the complete object on kzalloc.
1881                  */
1882                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1883         }
1884         return cachep;
1885 }
1886
1887 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1888                         size_t size, slab_flags_t flags)
1889 {
1890         size_t left;
1891
1892         cachep->num = 0;
1893
1894         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1895                 return false;
1896
1897         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1898                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1899         if (!cachep->num)
1900                 return false;
1901
1902         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1903                 return false;
1904
1905         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1906
1907         return true;
1908 }
1909
1910 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1911                         size_t size, slab_flags_t flags)
1912 {
1913         size_t left;
1914
1915         cachep->num = 0;
1916
1917         /*
1918          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1919          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1920          */
1921         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1922                 return false;
1923
1924         /*
1925          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1926          * off-slab (should allow better packing of objs).
1927          */
1928         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1929         if (!cachep->num)
1930                 return false;
1931
1932         /*
1933          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1934          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1935          */
1936         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1937                 return false;
1938
1939         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1940
1941         return true;
1942 }
1943
1944 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1945                         size_t size, slab_flags_t flags)
1946 {
1947         size_t left;
1948
1949         cachep->num = 0;
1950
1951         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1952         if (!cachep->num)
1953                 return false;
1954
1955         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1956
1957         return true;
1958 }
1959
1960 /**
1961  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1962  * @cachep: cache management descriptor
1963  * @flags: SLAB flags
1964  *
1965  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1966  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1967  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1968  *
1969  * The flags are
1970  *
1971  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1972  * to catch references to uninitialised memory.
1973  *
1974  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1975  * for buffer overruns.
1976  *
1977  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1978  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1979  * as davem.
1980  *
1981  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1982  */
1983 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1984 {
1985         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1986         gfp_t gfp;
1987         int err;
1988         unsigned int size = cachep->size;
1989
1990 #if DEBUG
1991 #if FORCED_DEBUG
1992         /*
1993          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1994          * large objects, if the increased size would increase the object size
1995          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1996          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1997          */
1998         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1999                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2000                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2001         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2002                 flags |= SLAB_POISON;
2003 #endif
2004 #endif
2005
2006         /*
2007          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2008          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2009          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2010          */
2011         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2012
2013         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2014                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2015                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2016                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2017                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2018         }
2019
2020         /* 3) caller mandated alignment */
2021         if (ralign < cachep->align) {
2022                 ralign = cachep->align;
2023         }
2024         /* disable debug if necessary */
2025         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2026                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2027         /*
2028          * 4) Store it.
2029          */
2030         cachep->align = ralign;
2031         cachep->colour_off = cache_line_size();
2032         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2033         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2034                 cachep->colour_off = cachep->align;
2035
2036         if (slab_is_available())
2037                 gfp = GFP_KERNEL;
2038         else
2039                 gfp = GFP_NOWAIT;
2040
2041 #if DEBUG
2042
2043         /*
2044          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2045          * into align above.
2046          */
2047         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2048                 /* add space for red zone words */
2049                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2050                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2051         }
2052         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2053                 /* user store requires one word storage behind the end of
2054                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2055                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2056                  */
2057                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2058                         size += REDZONE_ALIGN;
2059                 else
2060                         size += BYTES_PER_WORD;
2061         }
2062 #endif
2063
2064         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2065
2066         size = ALIGN(size, cachep->align);
2067         /*
2068          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2069          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2070          */
2071         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2072                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2073
2074 #if DEBUG
2075         /*
2076          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2077          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2078          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2079          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2080          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2081          */
2082         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2083                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2084                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2085                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2086
2087                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2088                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2089                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2090                                 size = tmp_size;
2091                                 goto done;
2092                         }
2093                 }
2094         }
2095 #endif
2096
2097         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2098                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2099                 goto done;
2100         }
2101
2102         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2103                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2104                 goto done;
2105         }
2106
2107         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2108                 goto done;
2109
2110         return -E2BIG;
2111
2112 done:
2113         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2114         cachep->flags = flags;
2115         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2116         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2117                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2118         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2119                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2120         cachep->size = size;
2121         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2122
2123 #if DEBUG
2124         /*
2125          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2126          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2127          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2128          */
2129         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2130                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2131                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2132                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2133 #endif
2134
2135         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2136                 cachep->freelist_cache =
2137                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2138         }
2139
2140         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2141         if (err) {
2142                 __kmem_cache_release(cachep);
2143                 return err;
2144         }
2145
2146         return 0;
2147 }
2148
2149 #if DEBUG
2150 static void check_irq_off(void)
2151 {
2152         BUG_ON(!irqs_disabled());
2153 }
2154
2155 static void check_irq_on(void)
2156 {
2157         BUG_ON(irqs_disabled());
2158 }
2159
2160 static void check_mutex_acquired(void)
2161 {
2162         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2163 }
2164
2165 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2166 {
2167 #ifdef CONFIG_SMP
2168         check_irq_off();
2169         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2170 #endif
2171 }
2172
2173 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2174 {
2175 #ifdef CONFIG_SMP
2176         check_irq_off();
2177         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2178 #endif
2179 }
2180
2181 #else
2182 #define check_irq_off() do { } while(0)
2183 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2184 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2185 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2186 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2187 #endif
2188
2189 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2190                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2191 {
2192         int tofree;
2193
2194         if (!ac || !ac->avail)
2195                 return;
2196
2197         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2198         if (tofree > ac->avail)
2199                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2200
2201         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2202         ac->avail -= tofree;
2203         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2204 }
2205
2206 static void do_drain(void *arg)
2207 {
2208         struct kmem_cache *cachep = arg;
2209         struct array_cache *ac;
2210         int node = numa_mem_id();
2211         struct kmem_cache_node *n;
2212         LIST_HEAD(list);
2213
2214         check_irq_off();
2215         ac = cpu_cache_get(cachep);
2216         n = get_node(cachep, node);
2217         spin_lock(&n->list_lock);
2218         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2219         spin_unlock(&n->list_lock);
2220         slabs_destroy(cachep, &list);
2221         ac->avail = 0;
2222 }
2223
2224 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2225 {
2226         struct kmem_cache_node *n;
2227         int node;
2228         LIST_HEAD(list);
2229
2230         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2231         check_irq_on();
2232         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2233                 if (n->alien)
2234                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2235
2236         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2237                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2238                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2239                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2240
2241                 slabs_destroy(cachep, &list);
2242         }
2243 }
2244
2245 /*
2246  * Remove slabs from the list of free slabs.
2247  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2248  *
2249  * Returns the actual number of slabs released.
2250  */
2251 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2252                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2253 {
2254         struct list_head *p;
2255         int nr_freed;
2256         struct page *page;
2257
2258         nr_freed = 0;
2259         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2260
2261                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2262                 p = n->slabs_free.prev;
2263                 if (p == &n->slabs_free) {
2264                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2265                         goto out;
2266                 }
2267
2268                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2269                 list_del(&page->lru);
2270                 n->free_slabs--;
2271                 n->total_slabs--;
2272                 /*
2273                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2274                  * to the cache.
2275                  */
2276                 n->free_objects -= cache->num;
2277                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2278                 slab_destroy(cache, page);
2279                 nr_freed++;
2280         }
2281 out:
2282         return nr_freed;
2283 }
2284
2285 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2286 {
2287         int node;
2288         struct kmem_cache_node *n;
2289
2290         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2291                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2292                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2293                         return false;
2294         return true;
2295 }
2296
2297 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2298 {
2299         int ret = 0;
2300         int node;
2301         struct kmem_cache_node *n;
2302
2303         drain_cpu_caches(cachep);
2304
2305         check_irq_on();
2306         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2307                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2308
2309                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2310                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2311         }
2312         return (ret ? 1 : 0);
2313 }
2314
2315 #ifdef CONFIG_MEMCG
2316 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2317 {
2318         __kmem_cache_shrink(cachep);
2319 }
2320 #endif
2321
2322 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2323 {
2324         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2325 }
2326
2327 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2328 {
2329         int i;
2330         struct kmem_cache_node *n;
2331
2332         cache_random_seq_destroy(cachep);
2333
2334         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2335
2336         /* NUMA: free the node structures */
2337         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2338                 kfree(n->shared);
2339                 free_alien_cache(n->alien);
2340                 kfree(n);
2341                 cachep->node[i] = NULL;
2342         }
2343 }
2344
2345 /*
2346  * Get the memory for a slab management obj.
2347  *
2348  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2349  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2350  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2351  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2352  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2353  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2354  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2355  *
2356  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2357  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2358  */
2359 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2360                                    struct page *page, int colour_off,
2361                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2362 {
2363         void *freelist;
2364         void *addr = page_address(page);
2365
2366         page->s_mem = addr + colour_off;
2367         page->active = 0;
2368
2369         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2370                 freelist = NULL;
2371         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2372                 /* Slab management obj is off-slab. */
2373                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2374                                               local_flags, nodeid);
2375                 freelist = kasan_reset_tag(freelist);
2376                 if (!freelist)
2377                         return NULL;
2378         } else {
2379                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2380                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2381                                 cachep->freelist_size;
2382         }
2383
2384         return freelist;
2385 }
2386
2387 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2388 {
2389         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2390 }
2391
2392 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2393                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2394 {
2395         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2396 }
2397
2398 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2399 {
2400 #if DEBUG
2401         int i;
2402
2403         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2404                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2405
2406                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2407                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2408
2409                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2410                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2411                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2412                 }
2413                 /*
2414                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2415                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2416                  * They must also be threaded.
2417                  */
2418                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2419                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2420                                                    objp + obj_offset(cachep));
2421                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2422                         kasan_poison_object_data(
2423                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2424                 }
2425
2426                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2427                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2428                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2429                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2430                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2431                 }
2432                 /* need to poison the objs? */
2433                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2434                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2435                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2436                 }
2437         }
2438 #endif
2439 }
2440
2441 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2442 /* Hold information during a freelist initialization */
2443 union freelist_init_state {
2444         struct {
2445                 unsigned int pos;
2446                 unsigned int *list;
2447                 unsigned int count;
2448         };
2449         struct rnd_state rnd_state;
2450 };
2451
2452 /*
2453  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2454  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2455  */
2456 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2457                                 struct kmem_cache *cachep,
2458                                 unsigned int count)
2459 {
2460         bool ret;
2461         unsigned int rand;
2462
2463         /* Use best entropy available to define a random shift */
2464         rand = get_random_int();
2465
2466         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2467         if (!cachep->random_seq) {
2468                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2469                 ret = false;
2470         } else {
2471                 state->list = cachep->random_seq;
2472                 state->count = count;
2473                 state->pos = rand % count;
2474                 ret = true;
2475         }
2476         return ret;
2477 }
2478
2479 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2480 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2481 {
2482         if (state->pos >= state->count)
2483                 state->pos = 0;
2484         return state->list[state->pos++];
2485 }
2486
2487 /* Swap two freelist entries */
2488 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2489 {
2490         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2491                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2492 }
2493
2494 /*
2495  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2496  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2497  */
2498 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2499 {
2500         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2501         union freelist_init_state state;
2502         bool precomputed;
2503
2504         if (count < 2)
2505                 return false;
2506
2507         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2508
2509         /* Take a random entry as the objfreelist */
2510         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2511                 if (!precomputed)
2512                         objfreelist = count - 1;
2513                 else
2514                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2515                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2516                                                 obj_offset(cachep);
2517                 count--;
2518         }
2519
2520         /*
2521          * On early boot, generate the list dynamically.
2522          * Later use a pre-computed list for speed.
2523          */
2524         if (!precomputed) {
2525                 for (i = 0; i < count; i++)
2526                         set_free_obj(page, i, i);
2527
2528                 /* Fisher-Yates shuffle */
2529                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2530                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2531                         rand %= (i + 1);
2532                         swap_free_obj(page, i, rand);
2533                 }
2534         } else {
2535                 for (i = 0; i < count; i++)
2536                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2537         }
2538
2539         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2540                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2541
2542         return true;
2543 }
2544 #else
2545 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2546                                 struct page *page)
2547 {
2548         return false;
2549 }
2550 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2551
2552 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2553                             struct page *page)
2554 {
2555         int i;
2556         void *objp;
2557         bool shuffled;
2558
2559         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2560
2561         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2562         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2563
2564         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2565                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2566                                                 obj_offset(cachep);
2567         }
2568
2569         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2570                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2571                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2572
2573                 /* constructor could break poison info */
2574                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2575                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2576                         cachep->ctor(objp);
2577                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2578                 }
2579
2580                 if (!shuffled)
2581                         set_free_obj(page, i, i);
2582         }
2583 }
2584
2585 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2586 {
2587         void *objp;
2588
2589         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2590         page->active++;
2591
2592 #if DEBUG
2593         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2594                 set_store_user_dirty(cachep);
2595 #endif
2596
2597         return objp;
2598 }
2599
2600 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2601                         struct page *page, void *objp)
2602 {
2603         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2604 #if DEBUG
2605         unsigned int i;
2606
2607         /* Verify double free bug */
2608         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2609                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2610                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2611                                cachep->name, objp);
2612                         BUG();
2613                 }
2614         }
2615 #endif
2616         page->active--;
2617         if (!page->freelist)
2618                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2619
2620         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2625  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2626  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2627  */
2628 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2629                            void *freelist)
2630 {
2631         page->slab_cache = cache;
2632         page->freelist = freelist;
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2637  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2638  */
2639 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2640                                 gfp_t flags, int nodeid)
2641 {
2642         void *freelist;
2643         size_t offset;
2644         gfp_t local_flags;
2645         int page_node;
2646         struct kmem_cache_node *n;
2647         struct page *page;
2648
2649         /*
2650          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2651          * critical path in kmem_cache_alloc().
2652          */
2653         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2654                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2655                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2656                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2657                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2658                 dump_stack();
2659         }
2660         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2661         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2662
2663         check_irq_off();
2664         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2665                 local_irq_enable();
2666
2667         /*
2668          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2669          * 'nodeid'.
2670          */
2671         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2672         if (!page)
2673                 goto failed;
2674
2675         page_node = page_to_nid(page);
2676         n = get_node(cachep, page_node);
2677
2678         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2679         n->colour_next++;
2680         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2681                 n->colour_next = 0;
2682
2683         offset = n->colour_next;
2684         if (offset >= cachep->colour)
2685                 offset = 0;
2686
2687         offset *= cachep->colour_off;
2688
2689         /*
2690          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2691          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2692          * as it should be for slab pages.
2693          */
2694         kasan_poison_slab(page);
2695
2696         /* Get slab management. */
2697         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2698                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2699         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2700                 goto opps1;
2701
2702         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2703
2704         cache_init_objs(cachep, page);
2705
2706         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2707                 local_irq_disable();
2708
2709         return page;
2710
2711 opps1:
2712         kmem_freepages(cachep, page);
2713 failed:
2714         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2715                 local_irq_disable();
2716         return NULL;
2717 }
2718
2719 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2720 {
2721         struct kmem_cache_node *n;
2722         void *list = NULL;
2723
2724         check_irq_off();
2725
2726         if (!page)
2727                 return;
2728
2729         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2730         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2731
2732         spin_lock(&n->list_lock);
2733         n->total_slabs++;
2734         if (!page->active) {
2735                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2736                 n->free_slabs++;
2737         } else
2738                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2739
2740         STATS_INC_GROWN(cachep);
2741         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2742         spin_unlock(&n->list_lock);
2743
2744         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2745 }
2746
2747 #if DEBUG
2748
2749 /*
2750  * Perform extra freeing checks:
2751  * - detect bad pointers.
2752  * - POISON/RED_ZONE checking
2753  */
2754 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2755 {
2756         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2757                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2758                        (unsigned long)objp);
2759                 BUG();
2760         }
2761 }
2762
2763 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2764 {
2765         unsigned long long redzone1, redzone2;
2766
2767         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2768         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2769
2770         /*
2771          * Redzone is ok.
2772          */
2773         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2774                 return;
2775
2776         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2777                 slab_error(cache, "double free detected");
2778         else
2779                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2780
2781         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2782                obj, redzone1, redzone2);
2783 }
2784
2785 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2786                                    unsigned long caller)
2787 {
2788         unsigned int objnr;
2789         struct page *page;
2790
2791         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2792
2793         objp -= obj_offset(cachep);
2794         kfree_debugcheck(objp);
2795         page = virt_to_head_page(objp);
2796
2797         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2798                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2799                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2800                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2801         }
2802         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2803                 set_store_user_dirty(cachep);
2804                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2805         }
2806
2807         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2808
2809         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2810         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2811
2812         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2813                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2814                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2815         }
2816         return objp;
2817 }
2818
2819 #else
2820 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2821 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2822 #endif
2823
2824 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2825                                                 void **list)
2826 {
2827 #if DEBUG
2828         void *next = *list;
2829         void *objp;
2830
2831         while (next) {
2832                 objp = next - obj_offset(cachep);
2833                 next = *(void **)next;
2834                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2835         }
2836 #endif
2837 }
2838
2839 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2840                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2841                                 void **list)
2842 {
2843         /* move slabp to correct slabp list: */
2844         list_del(&page->lru);
2845         if (page->active == cachep->num) {
2846                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2847                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2848 #if DEBUG
2849                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2850                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2851                                 void **objp = page->freelist;
2852
2853                                 *objp = *list;
2854                                 *list = objp;
2855                         }
2856 #endif
2857                         page->freelist = NULL;
2858                 }
2859         } else
2860                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2861 }
2862
2863 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2864 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2865                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2866 {
2867         if (!page)
2868                 return NULL;
2869
2870         if (pfmemalloc)
2871                 return page;
2872
2873         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2874                 return page;
2875
2876         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2877         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2878                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2879                 return page;
2880         }
2881
2882         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2883         list_del(&page->lru);
2884         if (!page->active) {
2885                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2886                 n->free_slabs++;
2887         } else
2888                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2889
2890         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2891                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2892                         return page;
2893         }
2894
2895         n->free_touched = 1;
2896         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2897                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2898                         n->free_slabs--;
2899                         return page;
2900                 }
2901         }
2902
2903         return NULL;
2904 }
2905
2906 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2907 {
2908         struct page *page;
2909
2910         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2911         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2912         if (!page) {
2913                 n->free_touched = 1;
2914                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2915                                                 lru);
2916                 if (page)
2917                         n->free_slabs--;
2918         }
2919
2920         if (sk_memalloc_socks())
2921                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2922
2923         return page;
2924 }
2925
2926 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2927                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2928 {
2929         struct page *page;
2930         void *obj;
2931         void *list = NULL;
2932
2933         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2934                 return NULL;
2935
2936         spin_lock(&n->list_lock);
2937         page = get_first_slab(n, true);
2938         if (!page) {
2939                 spin_unlock(&n->list_lock);
2940                 return NULL;
2941         }
2942
2943         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2944         n->free_objects--;
2945
2946         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2947
2948         spin_unlock(&n->list_lock);
2949         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2950
2951         return obj;
2952 }
2953
2954 /*
2955  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2956  * or cache_grow_end() for new slab
2957  */
2958 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2959                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2960 {
2961         /*
2962          * There must be at least one object available for
2963          * allocation.
2964          */
2965         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2966
2967         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2968                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2969                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2970                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2971
2972                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2973         }
2974
2975         return batchcount;
2976 }
2977
2978 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2979 {
2980         int batchcount;
2981         struct kmem_cache_node *n;
2982         struct array_cache *ac, *shared;
2983         int node;
2984         void *list = NULL;
2985         struct page *page;
2986
2987         check_irq_off();
2988         node = numa_mem_id();
2989
2990         ac = cpu_cache_get(cachep);
2991         batchcount = ac->batchcount;
2992         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2993                 /*
2994                  * If there was little recent activity on this cache, then
2995                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2996                  * refill bouncing.
2997                  */
2998                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2999         }
3000         n = get_node(cachep, node);
3001
3002         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3003         shared = READ_ONCE(n->shared);
3004         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3005                 goto direct_grow;
3006
3007         spin_lock(&n->list_lock);
3008         shared = READ_ONCE(n->shared);
3009
3010         /* See if we can refill from the shared array */
3011         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3012                 shared->touched = 1;
3013                 goto alloc_done;
3014         }
3015
3016         while (batchcount > 0) {
3017                 /* Get slab alloc is to come from. */
3018                 page = get_first_slab(n, false);
3019                 if (!page)
3020                         goto must_grow;
3021
3022                 check_spinlock_acquired(cachep);
3023
3024                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3025                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3026         }
3027
3028 must_grow:
3029         n->free_objects -= ac->avail;
3030 alloc_done:
3031         spin_unlock(&n->list_lock);
3032         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3033
3034 direct_grow:
3035         if (unlikely(!ac->avail)) {
3036                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3037                 if (sk_memalloc_socks()) {
3038                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3039
3040                         if (obj)
3041                                 return obj;
3042                 }
3043
3044                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3045
3046                 /*
3047                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3048                  * then ac could change.
3049                  */
3050                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3051                 if (!ac->avail && page)
3052                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3053                 cache_grow_end(cachep, page);
3054
3055                 if (!ac->avail)
3056                         return NULL;
3057         }
3058         ac->touched = 1;
3059
3060         return ac->entry[--ac->avail];
3061 }
3062
3063 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3064                                                 gfp_t flags)
3065 {
3066         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3067 }
3068
3069 #if DEBUG
3070 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3071                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3072 {
3073         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3074         if (!objp)
3075                 return objp;
3076         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3077                 check_poison_obj(cachep, objp);
3078                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3079                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3080         }
3081         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3082                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3083
3084         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3085                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3086                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3087                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3088                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3089                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3090                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3091                 }
3092                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3093                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3094         }
3095
3096         objp += obj_offset(cachep);
3097         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3098                 cachep->ctor(objp);
3099         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3100             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3101                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3102                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3103         }
3104         return objp;
3105 }
3106 #else
3107 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3108 #endif
3109
3110 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3111 {
3112         void *objp;
3113         struct array_cache *ac;
3114
3115         check_irq_off();
3116
3117         ac = cpu_cache_get(cachep);
3118         if (likely(ac->avail)) {
3119                 ac->touched = 1;
3120                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3121
3122                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3123                 goto out;
3124         }
3125
3126         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3127         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3128         /*
3129          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3130          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3131          */
3132         ac = cpu_cache_get(cachep);
3133
3134 out:
3135         /*
3136          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3137          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3138          * treat the array pointers as a reference to the object.
3139          */
3140         if (objp)
3141                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3142         return objp;
3143 }
3144
3145 #ifdef CONFIG_NUMA
3146 /*
3147  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3148  *
3149  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3150  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3151  */
3152 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3153 {
3154         int nid_alloc, nid_here;
3155
3156         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3157                 return NULL;
3158         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3159         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3160                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3161         else if (current->mempolicy)
3162                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3163         if (nid_alloc != nid_here)
3164                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3165         return NULL;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3170  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3171  * available node for available objects. If that fails then we
3172  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3173  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3174  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3175  */
3176 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3177 {
3178         struct zonelist *zonelist;
3179         struct zoneref *z;
3180         struct zone *zone;
3181         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3182         void *obj = NULL;
3183         struct page *page;
3184         int nid;
3185         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3186
3187         if (flags & __GFP_THISNODE)
3188                 return NULL;
3189
3190 retry_cpuset:
3191         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3192         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3193
3194 retry:
3195         /*
3196          * Look through allowed nodes for objects available
3197          * from existing per node queues.
3198          */
3199         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3200                 nid = zone_to_nid(zone);
3201
3202                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3203                         get_node(cache, nid) &&
3204                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3205                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3206                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3207                                 if (obj)
3208                                         break;
3209                 }
3210         }
3211
3212         if (!obj) {
3213                 /*
3214                  * This allocation will be performed within the constraints
3215                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3216                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3217                  * set and go into memory reserves if necessary.
3218                  */
3219                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3220                 cache_grow_end(cache, page);
3221                 if (page) {
3222                         nid = page_to_nid(page);
3223                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3224                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3225
3226                         /*
3227                          * Another processor may allocate the objects in
3228                          * the slab since we are not holding any locks.
3229                          */
3230                         if (!obj)
3231                                 goto retry;
3232                 }
3233         }
3234
3235         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3236                 goto retry_cpuset;
3237         return obj;
3238 }
3239
3240 /*
3241  * A interface to enable slab creation on nodeid
3242  */
3243 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3244                                 int nodeid)
3245 {
3246         struct page *page;
3247         struct kmem_cache_node *n;
3248         void *obj = NULL;
3249         void *list = NULL;
3250
3251         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3252         n = get_node(cachep, nodeid);
3253         BUG_ON(!n);
3254
3255         check_irq_off();
3256         spin_lock(&n->list_lock);
3257         page = get_first_slab(n, false);
3258         if (!page)
3259                 goto must_grow;
3260
3261         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3262
3263         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3264         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3265         STATS_SET_HIGH(cachep);
3266
3267         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3268
3269         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3270         n->free_objects--;
3271
3272         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3273
3274         spin_unlock(&n->list_lock);
3275         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3276         return obj;
3277
3278 must_grow:
3279         spin_unlock(&n->list_lock);
3280         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3281         if (page) {
3282                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3283                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3284         }
3285         cache_grow_end(cachep, page);
3286
3287         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3288 }
3289
3290 static __always_inline void *
3291 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3292                    unsigned long caller)
3293 {
3294         unsigned long save_flags;
3295         void *ptr;
3296         int slab_node = numa_mem_id();
3297
3298         flags &= gfp_allowed_mask;
3299         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3300         if (unlikely(!cachep))
3301                 return NULL;
3302
3303         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3304         local_irq_save(save_flags);
3305
3306         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3307                 nodeid = slab_node;
3308
3309         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3310                 /* Node not bootstrapped yet */
3311                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3312                 goto out;
3313         }
3314
3315         if (nodeid == slab_node) {
3316                 /*
3317                  * Use the locally cached objects if possible.
3318                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3319                  * to other nodes. It may fail while we still have
3320                  * objects on other nodes available.
3321                  */
3322                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3323                 if (ptr)
3324                         goto out;
3325         }
3326         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3327         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3328   out:
3329         local_irq_restore(save_flags);
3330         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3331
3332         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3333                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3334
3335         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3336         return ptr;
3337 }
3338
3339 static __always_inline void *
3340 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3341 {
3342         void *objp;
3343
3344         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3345                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3346                 if (objp)
3347                         goto out;
3348         }
3349         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3350
3351         /*
3352          * We may just have run out of memory on the local node.
3353          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3354          */
3355         if (!objp)
3356                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3357
3358   out:
3359         return objp;
3360 }
3361 #else
3362
3363 static __always_inline void *
3364 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3365 {
3366         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3367 }
3368
3369 #endif /* CONFIG_NUMA */
3370
3371 static __always_inline void *
3372 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3373 {
3374         unsigned long save_flags;
3375         void *objp;
3376
3377         flags &= gfp_allowed_mask;
3378         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3379         if (unlikely(!cachep))
3380                 return NULL;
3381
3382         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3383         local_irq_save(save_flags);
3384         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3385         local_irq_restore(save_flags);
3386         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3387         prefetchw(objp);
3388
3389         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3390                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3391
3392         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3393         return objp;
3394 }
3395
3396 /*
3397  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3398  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3399  */
3400 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3401                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3402 {
3403         int i;
3404         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3405         struct page *page;
3406
3407         n->free_objects += nr_objects;
3408
3409         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3410                 void *objp;
3411                 struct page *page;
3412
3413                 objp = objpp[i];
3414
3415                 page = virt_to_head_page(objp);
3416                 list_del(&page->lru);
3417                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3418                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3419                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3420
3421                 /* fixup slab chains */
3422                 if (page->active == 0) {
3423                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3424                         n->free_slabs++;
3425                 } else {
3426                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3427                          * partial list on free - maximum time for the
3428                          * other objects to be freed, too.
3429                          */
3430                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3431                 }
3432         }
3433
3434         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3435                 n->free_objects -= cachep->num;
3436
3437                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3438                 list_move(&page->lru, list);
3439                 n->free_slabs--;
3440                 n->total_slabs--;
3441         }
3442 }
3443
3444 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3445 {
3446         int batchcount;
3447         struct kmem_cache_node *n;
3448         int node = numa_mem_id();
3449         LIST_HEAD(list);
3450
3451         batchcount = ac->batchcount;
3452
3453         check_irq_off();
3454         n = get_node(cachep, node);
3455         spin_lock(&n->list_lock);
3456         if (n->shared) {
3457                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3458                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3459                 if (max) {
3460                         if (batchcount > max)
3461                                 batchcount = max;
3462                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3463                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3464                         shared_array->avail += batchcount;
3465                         goto free_done;
3466                 }
3467         }
3468
3469         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3470 free_done:
3471 #if STATS
3472         {
3473                 int i = 0;
3474                 struct page *page;
3475
3476                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3477                         BUG_ON(page->active);
3478
3479                         i++;
3480                 }
3481                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3482         }
3483 #endif
3484         spin_unlock(&n->list_lock);
3485         slabs_destroy(cachep, &list);
3486         ac->avail -= batchcount;
3487         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3488 }
3489
3490 /*
3491  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3492  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3493  */
3494 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3495                                          unsigned long caller)
3496 {
3497         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3498         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3499                 return;
3500
3501         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3502 }
3503
3504 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3505                 unsigned long caller)
3506 {
3507         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3508
3509         check_irq_off();
3510         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3511         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3512
3513         /*
3514          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3515          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3516          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3517          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3518          * the cache.
3519          */
3520         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3521                 return;
3522
3523         if (ac->avail < ac->limit) {
3524                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3525         } else {
3526                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3527                 cache_flusharray(cachep, ac);
3528         }
3529
3530         if (sk_memalloc_socks()) {
3531                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3532
3533                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3534                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3535                         return;
3536                 }
3537         }
3538
3539         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3540 }
3541
3542 /**
3543  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3544  * @cachep: The cache to allocate from.
3545  * @flags: See kmalloc().
3546  *
3547  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3548  * if the cache has no available objects.
3549  *
3550  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3551  */
3552 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3553 {
3554         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3555
3556         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3557                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3558
3559         return ret;
3560 }
3561 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3562
3563 static __always_inline void
3564 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3565                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3566 {
3567         size_t i;
3568
3569         for (i = 0; i < size; i++)
3570                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3571 }
3572
3573 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3574                           void **p)
3575 {
3576         size_t i;
3577
3578         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3579         if (!s)
3580                 return 0;
3581
3582         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3583
3584         local_irq_disable();
3585         for (i = 0; i < size; i++) {
3586                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3587
3588                 if (unlikely(!objp))
3589                         goto error;
3590                 p[i] = objp;
3591         }
3592         local_irq_enable();
3593
3594         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3595
3596         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3597         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3598                 for (i = 0; i < size; i++)
3599                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3600
3601         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3602         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3603         return size;
3604 error:
3605         local_irq_enable();
3606         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3607         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3608         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3609         return 0;
3610 }
3611 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3612
3613 #ifdef CONFIG_TRACING
3614 void *
3615 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3616 {
3617         void *ret;
3618
3619         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3620
3621         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3622         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3623                       size, cachep->size, flags);
3624         return ret;
3625 }
3626 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3627 #endif
3628
3629 #ifdef CONFIG_NUMA
3630 /**
3631  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3632  * @cachep: The cache to allocate from.
3633  * @flags: See kmalloc().
3634  * @nodeid: node number of the target node.
3635  *
3636  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3637  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3638  *
3639  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3640  *
3641  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3642  */
3643 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3644 {
3645         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3646
3647         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3648                                     cachep->object_size, cachep->size,
3649                                     flags, nodeid);
3650
3651         return ret;
3652 }
3653 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3654
3655 #ifdef CONFIG_TRACING
3656 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3657                                   gfp_t flags,
3658                                   int nodeid,
3659                                   size_t size)
3660 {
3661         void *ret;
3662
3663         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3664
3665         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3666         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3667                            size, cachep->size,
3668                            flags, nodeid);
3669         return ret;
3670 }
3671 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3672 #endif
3673
3674 static __always_inline void *
3675 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3676 {
3677         struct kmem_cache *cachep;
3678         void *ret;
3679
3680         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3681                 return NULL;