parisc: Enable TOC (transfer of contents) feature unconditionally
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/kfence.h>
32 #include <linux/memory.h>
33 #include <linux/math64.h>
34 #include <linux/fault-inject.h>
35 #include <linux/stacktrace.h>
36 #include <linux/prefetch.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/random.h>
39 #include <kunit/test.h>
40
41 #include <linux/debugfs.h>
42 #include <trace/events/kmem.h>
43
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * Lock order:
48  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
49  *   2. node->list_lock (Spinlock)
50  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
51  *   4. slab_lock(page) (Only on some arches or for debugging)
52  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
53  *
54  *   slab_mutex
55  *
56  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
57  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
58  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
59  *
60  *   slab_lock
61  *
62  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
63  *   spinlock.
64  *
65  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
66  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
67  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
68  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
69  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
70  *      D. page->frozen         -> frozen state
71  *
72  *   Frozen slabs
73  *
74  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
75  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
76  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
77  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
78  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
79  *   page's freelist.
80  *
81  *   list_lock
82  *
83  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
84  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
85  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
86  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
87  *   modified without taking the list lock).
88  *
89  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
90  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
91  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
92  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
93  *   the list lock.
94  *
95  *   cpu_slab->lock local lock
96  *
97  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
98  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
99  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
100  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
101  *   On PREEMPT_RT, the local lock does not actually disable irqs (and thus
102  *   prevent the lockless operations), so fastpath operations also need to take
103  *   the lock and are no longer lockless.
104  *
105  *   lockless fastpaths
106  *
107  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
108  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
109  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
110  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
111  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
112  *   another cpu.
113  *
114  *   irq, preemption, migration considerations
115  *
116  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
117  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
118  *   to use in the context of an irq.
119  *
120  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
121  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
122  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
123  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
124  *
125  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
126  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
127  *
128  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
129  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
130  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
131  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
132  * cannot scan all objects.
133  *
134  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
135  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
136  * fast frees and allocs.
137  *
138  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
139  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
140  *                      such as satisfying allocations for a specific
141  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
142  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
143  *                      list operations. It is up to the processor holding
144  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
145  *                      when the slab is no longer needed.
146  *
147  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
148  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
149  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
150  *                      freelist that allows lockless access to
151  *                      free objects in addition to the regular freelist
152  *                      that requires the slab lock.
153  *
154  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
155  *                      options set. This moves slab handling out of
156  *                      the fast path and disables lockless freelists.
157  */
158
159 /*
160  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
161  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
162  */
163 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
164 #define slub_get_cpu_ptr(var)   get_cpu_ptr(var)
165 #define slub_put_cpu_ptr(var)   put_cpu_ptr(var)
166 #else
167 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
168 ({                                      \
169         migrate_disable();              \
170         this_cpu_ptr(var);              \
171 })
172 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
173 do {                                    \
174         (void)(var);                    \
175         migrate_enable();               \
176 } while (0)
177 #endif
178
179 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
180 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
181 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
182 #else
183 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
184 #endif
185 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
186
187 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
188 {
189         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
190 }
191
192 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
193 {
194         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
195                 p += s->red_left_pad;
196
197         return p;
198 }
199
200 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
201 {
202 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
203         return !kmem_cache_debug(s);
204 #else
205         return false;
206 #endif
207 }
208
209 /*
210  * Issues still to be resolved:
211  *
212  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
213  *
214  * - Variable sizing of the per node arrays
215  */
216
217 /* Enable to log cmpxchg failures */
218 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
219
220 /*
221  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
222  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
223  */
224 #define MIN_PARTIAL 5
225
226 /*
227  * Maximum number of desirable partial slabs.
228  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
229  * sort the partial list by the number of objects in use.
230  */
231 #define MAX_PARTIAL 10
232
233 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
234                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
235
236 /*
237  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
238  * issues when checking or reading debug information
239  */
240 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
241                                 SLAB_TRACE)
242
243
244 /*
245  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
246  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
247  * metadata.
248  */
249 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
250
251 #define OO_SHIFT        16
252 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
253 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
254
255 /* Internal SLUB flags */
256 /* Poison object */
257 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
258 /* Use cmpxchg_double */
259 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
260
261 /*
262  * Tracking user of a slab.
263  */
264 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
265 struct track {
266         unsigned long addr;     /* Called from address */
267 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
268         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
269 #endif
270         int cpu;                /* Was running on cpu */
271         int pid;                /* Pid context */
272         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
273 };
274
275 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
276
277 #ifdef CONFIG_SYSFS
278 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
279 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
280 #else
281 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
282 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
283                                                         { return 0; }
284 #endif
285
286 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
287 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
288 #else
289 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
290 #endif
291
292 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
293 {
294 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
295         /*
296          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
297          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
298          */
299         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
300 #endif
301 }
302
303 /*
304  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
305  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
306  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
307  * Protected by slab_mutex.
308  */
309 static nodemask_t slab_nodes;
310
311 /********************************************************************
312  *                      Core slab cache functions
313  *******************************************************************/
314
315 /*
316  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
317  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
318  * random number.
319  */
320 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
321                                  unsigned long ptr_addr)
322 {
323 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
324         /*
325          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
326          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
327          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
328          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
329          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
330          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
331          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
332          * freepointer to be restored incorrectly.
333          */
334         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
335                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
336 #else
337         return ptr;
338 #endif
339 }
340
341 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
342 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
343                                          void *ptr_addr)
344 {
345         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
346                             (unsigned long)ptr_addr);
347 }
348
349 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
350 {
351         object = kasan_reset_tag(object);
352         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
353 }
354
355 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
356 {
357         prefetchw(object + s->offset);
358 }
359
360 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
361 {
362         unsigned long freepointer_addr;
363         void *p;
364
365         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
366                 return get_freepointer(s, object);
367
368         object = kasan_reset_tag(object);
369         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
370         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
371         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
372 }
373
374 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
375 {
376         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
377
378 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
379         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
380 #endif
381
382         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
383         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
384 }
385
386 /* Loop over all objects in a slab */
387 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
388         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
389                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
390                 __p += (__s)->size)
391
392 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
393 {
394         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
395 }
396
397 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
398                 unsigned int size)
399 {
400         struct kmem_cache_order_objects x = {
401                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
402         };
403
404         return x;
405 }
406
407 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
408 {
409         return x.x >> OO_SHIFT;
410 }
411
412 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
413 {
414         return x.x & OO_MASK;
415 }
416
417 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
418 static void slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
419 {
420         unsigned int nr_pages;
421
422         s->cpu_partial = nr_objects;
423
424         /*
425          * We take the number of objects but actually limit the number of
426          * pages on the per cpu partial list, in order to limit excessive
427          * growth of the list. For simplicity we assume that the pages will
428          * be half-full.
429          */
430         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_objects * 2, oo_objects(s->oo));
431         s->cpu_partial_pages = nr_pages;
432 }
433 #else
434 static inline void
435 slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
436 {
437 }
438 #endif /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
439
440 /*
441  * Per slab locking using the pagelock
442  */
443 static __always_inline void __slab_lock(struct page *page)
444 {
445         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
446         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
447 }
448
449 static __always_inline void __slab_unlock(struct page *page)
450 {
451         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
452         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
453 }
454
455 static __always_inline void slab_lock(struct page *page, unsigned long *flags)
456 {
457         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
458                 local_irq_save(*flags);
459         __slab_lock(page);
460 }
461
462 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page, unsigned long *flags)
463 {
464         __slab_unlock(page);
465         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
466                 local_irq_restore(*flags);
467 }
468
469 /*
470  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
471  * by an _irqsave() lock variant. Except on PREEMPT_RT where locks are different
472  * so we disable interrupts as part of slab_[un]lock().
473  */
474 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
475                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
476                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
477                 const char *n)
478 {
479         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
480                 lockdep_assert_irqs_disabled();
481 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
482     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
483         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
484                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
485                                    freelist_old, counters_old,
486                                    freelist_new, counters_new))
487                         return true;
488         } else
489 #endif
490         {
491                 /* init to 0 to prevent spurious warnings */
492                 unsigned long flags = 0;
493
494                 slab_lock(page, &flags);
495                 if (page->freelist == freelist_old &&
496                                         page->counters == counters_old) {
497                         page->freelist = freelist_new;
498                         page->counters = counters_new;
499                         slab_unlock(page, &flags);
500                         return true;
501                 }
502                 slab_unlock(page, &flags);
503         }
504
505         cpu_relax();
506         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
507
508 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
509         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
510 #endif
511
512         return false;
513 }
514
515 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
516                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
517                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
518                 const char *n)
519 {
520 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
521     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
522         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
523                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
524                                    freelist_old, counters_old,
525                                    freelist_new, counters_new))
526                         return true;
527         } else
528 #endif
529         {
530                 unsigned long flags;
531
532                 local_irq_save(flags);
533                 __slab_lock(page);
534                 if (page->freelist == freelist_old &&
535                                         page->counters == counters_old) {
536                         page->freelist = freelist_new;
537                         page->counters = counters_new;
538                         __slab_unlock(page);
539                         local_irq_restore(flags);
540                         return true;
541                 }
542                 __slab_unlock(page);
543                 local_irq_restore(flags);
544         }
545
546         cpu_relax();
547         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
548
549 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
550         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
551 #endif
552
553         return false;
554 }
555
556 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
557 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
558 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(object_map_lock);
559
560 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
561                        struct page *page)
562 {
563         void *addr = page_address(page);
564         void *p;
565
566         bitmap_zero(obj_map, page->objects);
567
568         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
569                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
570 }
571
572 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
573 static bool slab_add_kunit_errors(void)
574 {
575         struct kunit_resource *resource;
576
577         if (likely(!current->kunit_test))
578                 return false;
579
580         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
581         if (!resource)
582                 return false;
583
584         (*(int *)resource->data)++;
585         kunit_put_resource(resource);
586         return true;
587 }
588 #else
589 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
590 #endif
591
592 /*
593  * Determine a map of object in use on a page.
594  *
595  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
596  * not vanish from under us.
597  */
598 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
599         __acquires(&object_map_lock)
600 {
601         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
602
603         raw_spin_lock(&object_map_lock);
604
605         __fill_map(object_map, s, page);
606
607         return object_map;
608 }
609
610 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
611 {
612         VM_BUG_ON(map != object_map);
613         raw_spin_unlock(&object_map_lock);
614 }
615
616 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
617 {
618         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
619                 return s->size - s->red_left_pad;
620
621         return s->size;
622 }
623
624 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
625 {
626         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
627                 p -= s->red_left_pad;
628
629         return p;
630 }
631
632 /*
633  * Debug settings:
634  */
635 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
636 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
637 #else
638 static slab_flags_t slub_debug;
639 #endif
640
641 static char *slub_debug_string;
642 static int disable_higher_order_debug;
643
644 /*
645  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
646  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
647  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
648  * to tell kasan that these accesses are OK.
649  */
650 static inline void metadata_access_enable(void)
651 {
652         kasan_disable_current();
653 }
654
655 static inline void metadata_access_disable(void)
656 {
657         kasan_enable_current();
658 }
659
660 /*
661  * Object debugging
662  */
663
664 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
665 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
666                                 struct page *page, void *object)
667 {
668         void *base;
669
670         if (!object)
671                 return 1;
672
673         base = page_address(page);
674         object = kasan_reset_tag(object);
675         object = restore_red_left(s, object);
676         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
677                 (object - base) % s->size) {
678                 return 0;
679         }
680
681         return 1;
682 }
683
684 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
685                           unsigned int length)
686 {
687         metadata_access_enable();
688         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
689                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
690         metadata_access_disable();
691 }
692
693 /*
694  * See comment in calculate_sizes().
695  */
696 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
697 {
698         return s->offset >= s->inuse;
699 }
700
701 /*
702  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
703  * not overlapping with object.
704  */
705 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
706 {
707         if (freeptr_outside_object(s))
708                 return s->inuse + sizeof(void *);
709         else
710                 return s->inuse;
711 }
712
713 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
714         enum track_item alloc)
715 {
716         struct track *p;
717
718         p = object + get_info_end(s);
719
720         return kasan_reset_tag(p + alloc);
721 }
722
723 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
724                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
725 {
726         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
727
728         if (addr) {
729 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
730                 unsigned int nr_entries;
731
732                 metadata_access_enable();
733                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
734                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
735                 metadata_access_disable();
736
737                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
738                         p->addrs[nr_entries] = 0;
739 #endif
740                 p->addr = addr;
741                 p->cpu = smp_processor_id();
742                 p->pid = current->pid;
743                 p->when = jiffies;
744         } else {
745                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
746         }
747 }
748
749 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
750 {
751         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
752                 return;
753
754         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
755         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
756 }
757
758 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
759 {
760         if (!t->addr)
761                 return;
762
763         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
764                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
765 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
766         {
767                 int i;
768                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
769                         if (t->addrs[i])
770                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
771                         else
772                                 break;
773         }
774 #endif
775 }
776
777 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
778 {
779         unsigned long pr_time = jiffies;
780         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
781                 return;
782
783         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
784         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
785 }
786
787 static void print_page_info(struct page *page)
788 {
789         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%pGp\n",
790                page, page->objects, page->inuse, page->freelist,
791                &page->flags);
792
793 }
794
795 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
796 {
797         struct va_format vaf;
798         va_list args;
799
800         va_start(args, fmt);
801         vaf.fmt = fmt;
802         vaf.va = &args;
803         pr_err("=============================================================================\n");
804         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
805         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
806         va_end(args);
807 }
808
809 __printf(2, 3)
810 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
811 {
812         struct va_format vaf;
813         va_list args;
814
815         if (slab_add_kunit_errors())
816                 return;
817
818         va_start(args, fmt);
819         vaf.fmt = fmt;
820         vaf.va = &args;
821         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
822         va_end(args);
823 }
824
825 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
826                                void **freelist, void *nextfree)
827 {
828         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
829             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
830                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
831                 *freelist = NULL;
832                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
833                 return true;
834         }
835
836         return false;
837 }
838
839 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
840 {
841         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
842         u8 *addr = page_address(page);
843
844         print_tracking(s, p);
845
846         print_page_info(page);
847
848         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
849                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
850
851         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
852                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
853                               s->red_left_pad);
854         else if (p > addr + 16)
855                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
856
857         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
858                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
859         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
860                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
861                         s->inuse - s->object_size);
862
863         off = get_info_end(s);
864
865         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
866                 off += 2 * sizeof(struct track);
867
868         off += kasan_metadata_size(s);
869
870         if (off != size_from_object(s))
871                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
872                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
873                               size_from_object(s) - off);
874
875         dump_stack();
876 }
877
878 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
879                         u8 *object, char *reason)
880 {
881         if (slab_add_kunit_errors())
882                 return;
883
884         slab_bug(s, "%s", reason);
885         print_trailer(s, page, object);
886         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
887 }
888
889 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
890                         const char *fmt, ...)
891 {
892         va_list args;
893         char buf[100];
894
895         if (slab_add_kunit_errors())
896                 return;
897
898         va_start(args, fmt);
899         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
900         va_end(args);
901         slab_bug(s, "%s", buf);
902         print_page_info(page);
903         dump_stack();
904         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
905 }
906
907 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
908 {
909         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
910
911         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
912                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
913
914         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
915                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
916                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
917         }
918
919         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
920                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
921 }
922
923 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
924                                                 void *from, void *to)
925 {
926         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
927         memset(from, data, to - from);
928 }
929
930 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
931                         u8 *object, char *what,
932                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
933 {
934         u8 *fault;
935         u8 *end;
936         u8 *addr = page_address(page);
937
938         metadata_access_enable();
939         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
940         metadata_access_disable();
941         if (!fault)
942                 return 1;
943
944         end = start + bytes;
945         while (end > fault && end[-1] == value)
946                 end--;
947
948         if (slab_add_kunit_errors())
949                 goto skip_bug_print;
950
951         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
952         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
953                                         fault, end - 1, fault - addr,
954                                         fault[0], value);
955         print_trailer(s, page, object);
956         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
957
958 skip_bug_print:
959         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
960         return 0;
961 }
962
963 /*
964  * Object layout:
965  *
966  * object address
967  *      Bytes of the object to be managed.
968  *      If the freepointer may overlay the object then the free
969  *      pointer is at the middle of the object.
970  *
971  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
972  *      0xa5 (POISON_END)
973  *
974  * object + s->object_size
975  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
976  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
977  *      object_size == inuse.
978  *
979  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
980  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
981  *
982  * object + s->inuse
983  *      Meta data starts here.
984  *
985  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
986  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
987  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
988  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
989  *              before the word boundary.
990  *
991  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
992  *
993  * object + s->size
994  *      Nothing is used beyond s->size.
995  *
996  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
997  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
998  * may be used with merged slabcaches.
999  */
1000
1001 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
1002 {
1003         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
1004
1005         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1006                 /* We also have user information there */
1007                 off += 2 * sizeof(struct track);
1008
1009         off += kasan_metadata_size(s);
1010
1011         if (size_from_object(s) == off)
1012                 return 1;
1013
1014         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
1015                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
1016 }
1017
1018 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1019 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1020 {
1021         u8 *start;
1022         u8 *fault;
1023         u8 *end;
1024         u8 *pad;
1025         int length;
1026         int remainder;
1027
1028         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1029                 return 1;
1030
1031         start = page_address(page);
1032         length = page_size(page);
1033         end = start + length;
1034         remainder = length % s->size;
1035         if (!remainder)
1036                 return 1;
1037
1038         pad = end - remainder;
1039         metadata_access_enable();
1040         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1041         metadata_access_disable();
1042         if (!fault)
1043                 return 1;
1044         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1045                 end--;
1046
1047         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1048                         fault, end - 1, fault - start);
1049         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1050
1051         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1052         return 0;
1053 }
1054
1055 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1056                                         void *object, u8 val)
1057 {
1058         u8 *p = object;
1059         u8 *endobject = object + s->object_size;
1060
1061         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1062                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Left Redzone",
1063                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1064                         return 0;
1065
1066                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Right Redzone",
1067                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1068                         return 0;
1069         } else {
1070                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1071                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
1072                                 endobject, POISON_INUSE,
1073                                 s->inuse - s->object_size);
1074                 }
1075         }
1076
1077         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1078                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1079                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
1080                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1081                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "End Poison",
1082                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1083                         return 0;
1084                 /*
1085                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1086                  */
1087                 check_pad_bytes(s, page, p);
1088         }
1089
1090         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1091                 /*
1092                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1093                  * freepointer while object is allocated.
1094                  */
1095                 return 1;
1096
1097         /* Check free pointer validity */
1098         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
1099                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
1100                 /*
1101                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1102                  * of the free objects in this slab. May cause
1103                  * another error because the object count is now wrong.
1104                  */
1105                 set_freepointer(s, p, NULL);
1106                 return 0;
1107         }
1108         return 1;
1109 }
1110
1111 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1112 {
1113         int maxobj;
1114
1115         if (!PageSlab(page)) {
1116                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
1117                 return 0;
1118         }
1119
1120         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
1121         if (page->objects > maxobj) {
1122                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
1123                         page->objects, maxobj);
1124                 return 0;
1125         }
1126         if (page->inuse > page->objects) {
1127                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
1128                         page->inuse, page->objects);
1129                 return 0;
1130         }
1131         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1132         slab_pad_check(s, page);
1133         return 1;
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
1138  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1139  */
1140 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
1141 {
1142         int nr = 0;
1143         void *fp;
1144         void *object = NULL;
1145         int max_objects;
1146
1147         fp = page->freelist;
1148         while (fp && nr <= page->objects) {
1149                 if (fp == search)
1150                         return 1;
1151                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
1152                         if (object) {
1153                                 object_err(s, page, object,
1154                                         "Freechain corrupt");
1155                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1156                         } else {
1157                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
1158                                 page->freelist = NULL;
1159                                 page->inuse = page->objects;
1160                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1161                                 return 0;
1162                         }
1163                         break;
1164                 }
1165                 object = fp;
1166                 fp = get_freepointer(s, object);
1167                 nr++;
1168         }
1169
1170         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1171         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1172                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1173
1174         if (page->objects != max_objects) {
1175                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1176                          page->objects, max_objects);
1177                 page->objects = max_objects;
1178                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1179         }
1180         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1181                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1182                          page->inuse, page->objects - nr);
1183                 page->inuse = page->objects - nr;
1184                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1185         }
1186         return search == NULL;
1187 }
1188
1189 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1190                                                                 int alloc)
1191 {
1192         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1193                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1194                         s->name,
1195                         alloc ? "alloc" : "free",
1196                         object, page->inuse,
1197                         page->freelist);
1198
1199                 if (!alloc)
1200                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1201                                         s->object_size);
1202
1203                 dump_stack();
1204         }
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1209  */
1210 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1211         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1212 {
1213         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1214                 return;
1215
1216         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1217         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1218 }
1219
1220 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1221 {
1222         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1223                 return;
1224
1225         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1226         list_del(&page->slab_list);
1227 }
1228
1229 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1230 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1231 {
1232         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1233
1234         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1235 }
1236
1237 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1238 {
1239         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1240 }
1241
1242 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1243 {
1244         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1245
1246         /*
1247          * May be called early in order to allocate a slab for the
1248          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1249          * dilemma by deferring the increment of the count during
1250          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1251          */
1252         if (likely(n)) {
1253                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1254                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1255         }
1256 }
1257 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1258 {
1259         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1260
1261         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1262         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1263 }
1264
1265 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1266 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1267                                                                 void *object)
1268 {
1269         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1270                 return;
1271
1272         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1273         init_tracking(s, object);
1274 }
1275
1276 static
1277 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1278 {
1279         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1280                 return;
1281
1282         metadata_access_enable();
1283         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1284         metadata_access_disable();
1285 }
1286
1287 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1288                                         struct page *page, void *object)
1289 {
1290         if (!check_slab(s, page))
1291                 return 0;
1292
1293         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1294                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1295                 return 0;
1296         }
1297
1298         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1299                 return 0;
1300
1301         return 1;
1302 }
1303
1304 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1305                                         struct page *page,
1306                                         void *object, unsigned long addr)
1307 {
1308         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1309                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1310                         goto bad;
1311         }
1312
1313         /* Success perform special debug activities for allocs */
1314         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1315                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1316         trace(s, page, object, 1);
1317         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1318         return 1;
1319
1320 bad:
1321         if (PageSlab(page)) {
1322                 /*
1323                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1324                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1325                  * as used avoids touching the remaining objects.
1326                  */
1327                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1328                 page->inuse = page->objects;
1329                 page->freelist = NULL;
1330         }
1331         return 0;
1332 }
1333
1334 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1335                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1336 {
1337         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1338                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1339                 return 0;
1340         }
1341
1342         if (on_freelist(s, page, object)) {
1343                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1344                 return 0;
1345         }
1346
1347         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1348                 return 0;
1349
1350         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1351                 if (!PageSlab(page)) {
1352                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1353                                  object);
1354                 } else if (!page->slab_cache) {
1355                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1356                                object);
1357                         dump_stack();
1358                 } else
1359                         object_err(s, page, object,
1360                                         "page slab pointer corrupt.");
1361                 return 0;
1362         }
1363         return 1;
1364 }
1365
1366 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1367 static noinline int free_debug_processing(
1368         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1369         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1370         unsigned long addr)
1371 {
1372         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1373         void *object = head;
1374         int cnt = 0;
1375         unsigned long flags, flags2;
1376         int ret = 0;
1377
1378         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1379         slab_lock(page, &flags2);
1380
1381         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1382                 if (!check_slab(s, page))
1383                         goto out;
1384         }
1385
1386 next_object:
1387         cnt++;
1388
1389         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1390                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1391                         goto out;
1392         }
1393
1394         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1395                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1396         trace(s, page, object, 0);
1397         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1398         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1399
1400         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1401         if (object != tail) {
1402                 object = get_freepointer(s, object);
1403                 goto next_object;
1404         }
1405         ret = 1;
1406
1407 out:
1408         if (cnt != bulk_cnt)
1409                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1410                          bulk_cnt, cnt);
1411
1412         slab_unlock(page, &flags2);
1413         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1414         if (!ret)
1415                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1416         return ret;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1421  *
1422  * @str:    start of block
1423  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1424  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1425  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1426  *
1427  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1428  */
1429 static char *
1430 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1431 {
1432         bool higher_order_disable = false;
1433
1434         /* Skip any completely empty blocks */
1435         while (*str && *str == ';')
1436                 str++;
1437
1438         if (*str == ',') {
1439                 /*
1440                  * No options but restriction on slabs. This means full
1441                  * debugging for slabs matching a pattern.
1442                  */
1443                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1444                 goto check_slabs;
1445         }
1446         *flags = 0;
1447
1448         /* Determine which debug features should be switched on */
1449         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1450                 switch (tolower(*str)) {
1451                 case '-':
1452                         *flags = 0;
1453                         break;
1454                 case 'f':
1455                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1456                         break;
1457                 case 'z':
1458                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1459                         break;
1460                 case 'p':
1461                         *flags |= SLAB_POISON;
1462                         break;
1463                 case 'u':
1464                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1465                         break;
1466                 case 't':
1467                         *flags |= SLAB_TRACE;
1468                         break;
1469                 case 'a':
1470                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1471                         break;
1472                 case 'o':
1473                         /*
1474                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1475                          * order would increase as a result.
1476                          */
1477                         higher_order_disable = true;
1478                         break;
1479                 default:
1480                         if (init)
1481                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1482                 }
1483         }
1484 check_slabs:
1485         if (*str == ',')
1486                 *slabs = ++str;
1487         else
1488                 *slabs = NULL;
1489
1490         /* Skip over the slab list */
1491         while (*str && *str != ';')
1492                 str++;
1493
1494         /* Skip any completely empty blocks */
1495         while (*str && *str == ';')
1496                 str++;
1497
1498         if (init && higher_order_disable)
1499                 disable_higher_order_debug = 1;
1500
1501         if (*str)
1502                 return str;
1503         else
1504                 return NULL;
1505 }
1506
1507 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1508 {
1509         slab_flags_t flags;
1510         slab_flags_t global_flags;
1511         char *saved_str;
1512         char *slab_list;
1513         bool global_slub_debug_changed = false;
1514         bool slab_list_specified = false;
1515
1516         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1517         if (*str++ != '=' || !*str)
1518                 /*
1519                  * No options specified. Switch on full debugging.
1520                  */
1521                 goto out;
1522
1523         saved_str = str;
1524         while (str) {
1525                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1526
1527                 if (!slab_list) {
1528                         global_flags = flags;
1529                         global_slub_debug_changed = true;
1530                 } else {
1531                         slab_list_specified = true;
1532                 }
1533         }
1534
1535         /*
1536          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1537          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1538          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1539          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1540          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1541          */
1542         if (slab_list_specified) {
1543                 if (!global_slub_debug_changed)
1544                         global_flags = slub_debug;
1545                 slub_debug_string = saved_str;
1546         }
1547 out:
1548         slub_debug = global_flags;
1549         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1550                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1551         else
1552                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1553         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1554              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1555             (slub_debug & SLAB_POISON))
1556                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1557         return 1;
1558 }
1559
1560 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1561
1562 /*
1563  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1564  * @object_size:        the size of an object without meta data
1565  * @flags:              flags to set
1566  * @name:               name of the cache
1567  *
1568  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1569  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1570  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1571  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1572  */
1573 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1574         slab_flags_t flags, const char *name)
1575 {
1576         char *iter;
1577         size_t len;
1578         char *next_block;
1579         slab_flags_t block_flags;
1580         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1581
1582         /*
1583          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1584          * don't store user (stack trace) information by default,
1585          * but let the user enable it via the command line below.
1586          */
1587         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1588                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1589
1590         len = strlen(name);
1591         next_block = slub_debug_string;
1592         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1593         while (next_block) {
1594                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1595                 if (!iter)
1596                         continue;
1597                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1598                 while (*iter) {
1599                         char *end, *glob;
1600                         size_t cmplen;
1601
1602                         end = strchrnul(iter, ',');
1603                         if (next_block && next_block < end)
1604                                 end = next_block - 1;
1605
1606                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1607                         if (glob)
1608                                 cmplen = glob - iter;
1609                         else
1610                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1611
1612                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1613                                 flags |= block_flags;
1614                                 return flags;
1615                         }
1616
1617                         if (!*end || *end == ';')
1618                                 break;
1619                         iter = end + 1;
1620                 }
1621         }
1622
1623         return flags | slub_debug_local;
1624 }
1625 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1626 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1627                         struct page *page, void *object) {}
1628 static inline
1629 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1630
1631 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1632         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1633
1634 static inline int free_debug_processing(
1635         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1636         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1637         unsigned long addr) { return 0; }
1638
1639 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1640                         { return 1; }
1641 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1642                         void *object, u8 val) { return 1; }
1643 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1644                                         struct page *page) {}
1645 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1646                                         struct page *page) {}
1647 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1648         slab_flags_t flags, const char *name)
1649 {
1650         return flags;
1651 }
1652 #define slub_debug 0
1653
1654 #define disable_higher_order_debug 0
1655
1656 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1657                                                         { return 0; }
1658 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1659                                                         { return 0; }
1660 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1661                                                         int objects) {}
1662 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1663                                                         int objects) {}
1664
1665 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1666                                void **freelist, void *nextfree)
1667 {
1668         return false;
1669 }
1670 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1671
1672 /*
1673  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1674  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1675  */
1676 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1677 {
1678         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1679         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1680         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1681         return ptr;
1682 }
1683
1684 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1685 {
1686         kmemleak_free(x);
1687         kasan_kfree_large(x);
1688 }
1689
1690 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1691                                                 void *x, bool init)
1692 {
1693         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1694
1695         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1696
1697         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1698                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1699
1700         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1701         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1702                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1703                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1704
1705         /*
1706          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1707          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1708          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1709          *
1710          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1711          * but don't touch the SLAB redzone.
1712          */
1713         if (init) {
1714                 int rsize;
1715
1716                 if (!kasan_has_integrated_init())
1717                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1718                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1719                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1720                        s->size - s->inuse - rsize);
1721         }
1722         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1723         return kasan_slab_free(s, x, init);
1724 }
1725
1726 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1727                                            void **head, void **tail,
1728                                            int *cnt)
1729 {
1730
1731         void *object;
1732         void *next = *head;
1733         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1734
1735         if (is_kfence_address(next)) {
1736                 slab_free_hook(s, next, false);
1737                 return true;
1738         }
1739
1740         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1741         *head = NULL;
1742         *tail = NULL;
1743
1744         do {
1745                 object = next;
1746                 next = get_freepointer(s, object);
1747
1748                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1749                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1750                         /* Move object to the new freelist */
1751                         set_freepointer(s, object, *head);
1752                         *head = object;
1753                         if (!*tail)
1754                                 *tail = object;
1755                 } else {
1756                         /*
1757                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1758                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1759                          */
1760                         --(*cnt);
1761                 }
1762         } while (object != old_tail);
1763
1764         if (*head == *tail)
1765                 *tail = NULL;
1766
1767         return *head != NULL;
1768 }
1769
1770 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1771                                 void *object)
1772 {
1773         setup_object_debug(s, page, object);
1774         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1775         if (unlikely(s->ctor)) {
1776                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1777                 s->ctor(object);
1778                 kasan_poison_object_data(s, object);
1779         }
1780         return object;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Slab allocation and freeing
1785  */
1786 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1787                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1788 {
1789         struct page *page;
1790         unsigned int order = oo_order(oo);
1791
1792         if (node == NUMA_NO_NODE)
1793                 page = alloc_pages(flags, order);
1794         else
1795                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1796
1797         return page;
1798 }
1799
1800 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1801 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1802 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1803 {
1804         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1805         int err;
1806
1807         /* Bailout if already initialised */
1808         if (s->random_seq)
1809                 return 0;
1810
1811         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1812         if (err) {
1813                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1814                         s->name);
1815                 return err;
1816         }
1817
1818         /* Transform to an offset on the set of pages */
1819         if (s->random_seq) {
1820                 unsigned int i;
1821
1822                 for (i = 0; i < count; i++)
1823                         s->random_seq[i] *= s->size;
1824         }
1825         return 0;
1826 }
1827
1828 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1829 static void __init init_freelist_randomization(void)
1830 {
1831         struct kmem_cache *s;
1832
1833         mutex_lock(&slab_mutex);
1834
1835         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1836                 init_cache_random_seq(s);
1837
1838         mutex_unlock(&slab_mutex);
1839 }
1840
1841 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1842 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1843                                 unsigned long *pos, void *start,
1844                                 unsigned long page_limit,
1845                                 unsigned long freelist_count)
1846 {
1847         unsigned int idx;
1848
1849         /*
1850          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1851          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1852          */
1853         do {
1854                 idx = s->random_seq[*pos];
1855                 *pos += 1;
1856                 if (*pos >= freelist_count)
1857                         *pos = 0;
1858         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1859
1860         return (char *)start + idx;
1861 }
1862
1863 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1864 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1865 {
1866         void *start;
1867         void *cur;
1868         void *next;
1869         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1870
1871         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1872                 return false;
1873
1874         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1875         pos = get_random_int() % freelist_count;
1876
1877         page_limit = page->objects * s->size;
1878         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1879
1880         /* First entry is used as the base of the freelist */
1881         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1882                                 freelist_count);
1883         cur = setup_object(s, page, cur);
1884         page->freelist = cur;
1885
1886         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1887                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1888                         freelist_count);
1889                 next = setup_object(s, page, next);
1890                 set_freepointer(s, cur, next);
1891                 cur = next;
1892         }
1893         set_freepointer(s, cur, NULL);
1894
1895         return true;
1896 }
1897 #else
1898 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1899 {
1900         return 0;
1901 }
1902 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1903 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1904 {
1905         return false;
1906 }
1907 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1908
1909 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1910 {
1911         struct page *page;
1912         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1913         gfp_t alloc_gfp;
1914         void *start, *p, *next;
1915         int idx;
1916         bool shuffle;
1917
1918         flags &= gfp_allowed_mask;
1919
1920         flags |= s->allocflags;
1921
1922         /*
1923          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1924          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1925          */
1926         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1927         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1928                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1929
1930         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1931         if (unlikely(!page)) {
1932                 oo = s->min;
1933                 alloc_gfp = flags;
1934                 /*
1935                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1936                  * Try a lower order alloc if possible
1937                  */
1938                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1939                 if (unlikely(!page))
1940                         goto out;
1941                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1942         }
1943
1944         page->objects = oo_objects(oo);
1945
1946         account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
1947
1948         page->slab_cache = s;
1949         __SetPageSlab(page);
1950         if (page_is_pfmemalloc(page))
1951                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1952
1953         kasan_poison_slab(page);
1954
1955         start = page_address(page);
1956
1957         setup_page_debug(s, page, start);
1958
1959         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1960
1961         if (!shuffle) {
1962                 start = fixup_red_left(s, start);
1963                 start = setup_object(s, page, start);
1964                 page->freelist = start;
1965                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1966                         next = p + s->size;
1967                         next = setup_object(s, page, next);
1968                         set_freepointer(s, p, next);
1969                         p = next;
1970                 }
1971                 set_freepointer(s, p, NULL);
1972         }
1973
1974         page->inuse = page->objects;
1975         page->frozen = 1;
1976
1977 out:
1978         if (!page)
1979                 return NULL;
1980
1981         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1982
1983         return page;
1984 }
1985
1986 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1987 {
1988         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1989                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1990
1991         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
1992
1993         return allocate_slab(s,
1994                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1995 }
1996
1997 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1998 {
1999         int order = compound_order(page);
2000         int pages = 1 << order;
2001
2002         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
2003                 void *p;
2004
2005                 slab_pad_check(s, page);
2006                 for_each_object(p, s, page_address(page),
2007                                                 page->objects)
2008                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
2009         }
2010
2011         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2012         __ClearPageSlab(page);
2013         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
2014         page->slab_cache = NULL;
2015         if (current->reclaim_state)
2016                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
2017         unaccount_slab_page(page, order, s);
2018         __free_pages(page, order);
2019 }
2020
2021 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2022 {
2023         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
2024
2025         __free_slab(page->slab_cache, page);
2026 }
2027
2028 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2029 {
2030         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
2031                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
2032         } else
2033                 __free_slab(s, page);
2034 }
2035
2036 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2037 {
2038         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
2039         free_slab(s, page);
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Management of partially allocated slabs.
2044  */
2045 static inline void
2046 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
2047 {
2048         n->nr_partial++;
2049         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2050                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
2051         else
2052                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
2053 }
2054
2055 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2056                                 struct page *page, int tail)
2057 {
2058         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2059         __add_partial(n, page, tail);
2060 }
2061
2062 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2063                                         struct page *page)
2064 {
2065         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2066         list_del(&page->slab_list);
2067         n->nr_partial--;
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2072  * return the pointer to the freelist.
2073  *
2074  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2075  */
2076 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2077                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2078                 int mode)
2079 {
2080         void *freelist;
2081         unsigned long counters;
2082         struct page new;
2083
2084         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2085
2086         /*
2087          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2088          * The old freelist is the list of objects for the
2089          * per cpu allocation list.
2090          */
2091         freelist = page->freelist;
2092         counters = page->counters;
2093         new.counters = counters;
2094         if (mode) {
2095                 new.inuse = page->objects;
2096                 new.freelist = NULL;
2097         } else {
2098                 new.freelist = freelist;
2099         }
2100
2101         VM_BUG_ON(new.frozen);
2102         new.frozen = 1;
2103
2104         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2105                         freelist, counters,
2106                         new.freelist, new.counters,
2107                         "acquire_slab"))
2108                 return NULL;
2109
2110         remove_partial(n, page);
2111         WARN_ON(!freelist);
2112         return freelist;
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2116 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
2117 #else
2118 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2119                                    int drain) { }
2120 #endif
2121 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
2122
2123 /*
2124  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2125  */
2126 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2127                               struct page **ret_page, gfp_t gfpflags)
2128 {
2129         struct page *page, *page2;
2130         void *object = NULL;
2131         unsigned long flags;
2132         unsigned int partial_pages = 0;
2133
2134         /*
2135          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2136          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2137          * partial slab and there is none available then get_partial()
2138          * will return NULL.
2139          */
2140         if (!n || !n->nr_partial)
2141                 return NULL;
2142
2143         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2144         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
2145                 void *t;
2146
2147                 if (!pfmemalloc_match(page, gfpflags))
2148                         continue;
2149
2150                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
2151                 if (!t)
2152                         break;
2153
2154                 if (!object) {
2155                         *ret_page = page;
2156                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2157                         object = t;
2158                 } else {
2159                         put_cpu_partial(s, page, 0);
2160                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2161                         partial_pages++;
2162                 }
2163 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2164                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2165                         || partial_pages > s->cpu_partial_pages / 2)
2166                         break;
2167 #else
2168                 break;
2169 #endif
2170
2171         }
2172         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2173         return object;
2174 }
2175
2176 /*
2177  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2178  */
2179 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2180                              struct page **ret_page)
2181 {
2182 #ifdef CONFIG_NUMA
2183         struct zonelist *zonelist;
2184         struct zoneref *z;
2185         struct zone *zone;
2186         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2187         void *object;
2188         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2189
2190         /*
2191          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2192          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2193          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2194          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2195          *
2196          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2197          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2198          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2199          * from other nodes and filled up.
2200          *
2201          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2202          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2203          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2204          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2205          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2206          * with available objects.
2207          */
2208         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2209                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2210                 return NULL;
2211
2212         do {
2213                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2214                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2215                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2216                         struct kmem_cache_node *n;
2217
2218                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2219
2220                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2221                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2222                                 object = get_partial_node(s, n, ret_page, flags);
2223                                 if (object) {
2224                                         /*
2225                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2226                                          * here - if mems_allowed was updated in
2227                                          * parallel, that was a harmless race
2228                                          * between allocation and the cpuset
2229                                          * update
2230                                          */
2231                                         return object;
2232                                 }
2233                         }
2234                 }
2235         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2236 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2237         return NULL;
2238 }
2239
2240 /*
2241  * Get a partial page, lock it and return it.
2242  */
2243 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2244                          struct page **ret_page)
2245 {
2246         void *object;
2247         int searchnode = node;
2248
2249         if (node == NUMA_NO_NODE)
2250                 searchnode = numa_mem_id();
2251
2252         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), ret_page, flags);
2253         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2254                 return object;
2255
2256         return get_any_partial(s, flags, ret_page);
2257 }
2258
2259 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2260 /*
2261  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2262  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2263  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2264  */
2265 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2266 #else
2267 /*
2268  * No preemption supported therefore also no need to check for
2269  * different cpus.
2270  */
2271 #define TID_STEP 1
2272 #endif
2273
2274 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2275 {
2276         return tid + TID_STEP;
2277 }
2278
2279 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2280 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2281 {
2282         return tid % TID_STEP;
2283 }
2284
2285 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2286 {
2287         return tid / TID_STEP;
2288 }
2289 #endif
2290
2291 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2292 {
2293         return cpu;
2294 }
2295
2296 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2297                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2298 {
2299 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2300         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2301
2302         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2303
2304 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2305         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2306                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2307                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2308         else
2309 #endif
2310         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2311                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2312                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2313         else
2314                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2315                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2316 #endif
2317         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2318 }
2319
2320 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2321 {
2322         int cpu;
2323         struct kmem_cache_cpu *c;
2324
2325         for_each_possible_cpu(cpu) {
2326                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2327                 local_lock_init(&c->lock);
2328                 c->tid = init_tid(cpu);
2329         }
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with page's freelist,
2334  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2335  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2336  * by the caller.
2337  */
2338 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2339                             void *freelist)
2340 {
2341         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2342         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2343         int lock = 0, free_delta = 0;
2344         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2345         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2346         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2347         unsigned long flags = 0;
2348         struct page new;
2349         struct page old;
2350
2351         if (page->freelist) {
2352                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2353                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2354         }
2355
2356         /*
2357          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2358          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2359          */
2360         freelist_tail = NULL;
2361         freelist_iter = freelist;
2362         while (freelist_iter) {
2363                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2364
2365                 /*
2366                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2367                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2368                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2369                  */
2370                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist_iter, nextfree))
2371                         break;
2372
2373                 freelist_tail = freelist_iter;
2374                 free_delta++;
2375
2376                 freelist_iter = nextfree;
2377         }
2378
2379         /*
2380          * Stage two: Unfreeze the page while splicing the per-cpu
2381          * freelist to the head of page's freelist.
2382          *
2383          * Ensure that the page is unfrozen while the list presence
2384          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2385          *
2386          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2387          * with the count. If there is a mismatch then the page
2388          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2389          *
2390          * Then we restart the process which may have to remove
2391          * the page from the list that we just put it on again
2392          * because the number of objects in the slab may have
2393          * changed.
2394          */
2395 redo:
2396
2397         old.freelist = READ_ONCE(page->freelist);
2398         old.counters = READ_ONCE(page->counters);
2399         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2400
2401         /* Determine target state of the slab */
2402         new.counters = old.counters;
2403         if (freelist_tail) {
2404                 new.inuse -= free_delta;
2405                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2406                 new.freelist = freelist;
2407         } else
2408                 new.freelist = old.freelist;
2409
2410         new.frozen = 0;
2411
2412         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2413                 m = M_FREE;
2414         else if (new.freelist) {
2415                 m = M_PARTIAL;
2416                 if (!lock) {
2417                         lock = 1;
2418                         /*
2419                          * Taking the spinlock removes the possibility
2420                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2421                          * is frozen
2422                          */
2423                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2424                 }
2425         } else {
2426                 m = M_FULL;
2427                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2428                         lock = 1;
2429                         /*
2430                          * This also ensures that the scanning of full
2431                          * slabs from diagnostic functions will not see
2432                          * any frozen slabs.
2433                          */
2434                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2435                 }
2436         }
2437
2438         if (l != m) {
2439                 if (l == M_PARTIAL)
2440                         remove_partial(n, page);
2441                 else if (l == M_FULL)
2442                         remove_full(s, n, page);
2443
2444                 if (m == M_PARTIAL)
2445                         add_partial(n, page, tail);
2446                 else if (m == M_FULL)
2447                         add_full(s, n, page);
2448         }
2449
2450         l = m;
2451         if (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2452                                 old.freelist, old.counters,
2453                                 new.freelist, new.counters,
2454                                 "unfreezing slab"))
2455                 goto redo;
2456
2457         if (lock)
2458                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2459
2460         if (m == M_PARTIAL)
2461                 stat(s, tail);
2462         else if (m == M_FULL)
2463                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2464         else if (m == M_FREE) {
2465                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2466                 discard_slab(s, page);
2467                 stat(s, FREE_SLAB);
2468         }
2469 }
2470
2471 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2472 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct page *partial_page)
2473 {
2474         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2475         struct page *page, *discard_page = NULL;
2476         unsigned long flags = 0;
2477
2478         while (partial_page) {
2479                 struct page new;
2480                 struct page old;
2481
2482                 page = partial_page;
2483                 partial_page = page->next;
2484
2485                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2486                 if (n != n2) {
2487                         if (n)
2488                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2489
2490                         n = n2;
2491                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2492                 }
2493
2494                 do {
2495
2496                         old.freelist = page->freelist;
2497                         old.counters = page->counters;
2498                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2499
2500                         new.counters = old.counters;
2501                         new.freelist = old.freelist;
2502
2503                         new.frozen = 0;
2504
2505                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2506                                 old.freelist, old.counters,
2507                                 new.freelist, new.counters,
2508                                 "unfreezing slab"));
2509
2510                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2511                         page->next = discard_page;
2512                         discard_page = page;
2513                 } else {
2514                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2515                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2516                 }
2517         }
2518
2519         if (n)
2520                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2521
2522         while (discard_page) {
2523                 page = discard_page;
2524                 discard_page = discard_page->next;
2525
2526                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2527                 discard_slab(s, page);
2528                 stat(s, FREE_SLAB);
2529         }
2530 }
2531
2532 /*
2533  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2534  */
2535 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2536 {
2537         struct page *partial_page;
2538         unsigned long flags;
2539
2540         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2541         partial_page = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2542         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2543         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2544
2545         if (partial_page)
2546                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2547 }
2548
2549 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2550                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2551 {
2552         struct page *partial_page;
2553
2554         partial_page = slub_percpu_partial(c);
2555         c->partial = NULL;
2556
2557         if (partial_page)
2558                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2559 }
2560
2561 /*
2562  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2563  * partial page slot if available.
2564  *
2565  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2566  * per node partial list.
2567  */
2568 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2569 {
2570         struct page *oldpage;
2571         struct page *page_to_unfreeze = NULL;
2572         unsigned long flags;
2573         int pages = 0;
2574
2575         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2576
2577         oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2578
2579         if (oldpage) {
2580                 if (drain && oldpage->pages >= s->cpu_partial_pages) {
2581                         /*
2582                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2583                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2584                          * outside of the critical section.
2585                          */
2586                         page_to_unfreeze = oldpage;
2587                         oldpage = NULL;
2588                 } else {
2589                         pages = oldpage->pages;
2590                 }
2591         }
2592
2593         pages++;
2594
2595         page->pages = pages;
2596         page->next = oldpage;
2597
2598         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, page);
2599
2600         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2601
2602         if (page_to_unfreeze) {
2603                 __unfreeze_partials(s, page_to_unfreeze);
2604                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2605         }
2606 }
2607
2608 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2609
2610 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2611 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2612                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2613
2614 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2615
2616 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2617 {
2618         unsigned long flags;
2619         struct page *page;
2620         void *freelist;
2621
2622         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2623
2624         page = c->page;
2625         freelist = c->freelist;
2626
2627         c->page = NULL;
2628         c->freelist = NULL;
2629         c->tid = next_tid(c->tid);
2630
2631         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2632
2633         if (page) {
2634                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2635                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2636         }
2637 }
2638
2639 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2640 {
2641         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2642         void *freelist = c->freelist;
2643         struct page *page = c->page;
2644
2645         c->page = NULL;
2646         c->freelist = NULL;
2647         c->tid = next_tid(c->tid);
2648
2649         if (page) {
2650                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2651                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2652         }
2653
2654         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2655 }
2656
2657 struct slub_flush_work {
2658         struct work_struct work;
2659         struct kmem_cache *s;
2660         bool skip;
2661 };
2662
2663 /*
2664  * Flush cpu slab.
2665  *
2666  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2667  */
2668 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2669 {
2670         struct kmem_cache *s;
2671         struct kmem_cache_cpu *c;
2672         struct slub_flush_work *sfw;
2673
2674         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2675
2676         s = sfw->s;
2677         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2678
2679         if (c->page)
2680                 flush_slab(s, c);
2681
2682         unfreeze_partials(s);
2683 }
2684
2685 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2686 {
2687         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2688
2689         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2690 }
2691
2692 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2693 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2694
2695 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2696 {
2697         struct slub_flush_work *sfw;
2698         unsigned int cpu;
2699
2700         lockdep_assert_cpus_held();
2701         mutex_lock(&flush_lock);
2702
2703         for_each_online_cpu(cpu) {
2704                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2705                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2706                         sfw->skip = true;
2707                         continue;
2708                 }
2709                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2710                 sfw->skip = false;
2711                 sfw->s = s;
2712                 schedule_work_on(cpu, &sfw->work);
2713         }
2714
2715         for_each_online_cpu(cpu) {
2716                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2717                 if (sfw->skip)
2718                         continue;
2719                 flush_work(&sfw->work);
2720         }
2721
2722         mutex_unlock(&flush_lock);
2723 }
2724
2725 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2726 {
2727         cpus_read_lock();
2728         flush_all_cpus_locked(s);
2729         cpus_read_unlock();
2730 }
2731
2732 /*
2733  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2734  * necessary.
2735  */
2736 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2737 {
2738         struct kmem_cache *s;
2739
2740         mutex_lock(&slab_mutex);
2741         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2742                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2743         mutex_unlock(&slab_mutex);
2744         return 0;
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2749  * locality expectations.
2750  */
2751 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2752 {
2753 #ifdef CONFIG_NUMA
2754         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2755                 return 0;
2756 #endif
2757         return 1;
2758 }
2759
2760 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2761 static int count_free(struct page *page)
2762 {
2763         return page->objects - page->inuse;
2764 }
2765
2766 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2767 {
2768         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2769 }
2770 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2771
2772 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2773 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2774                                         int (*get_count)(struct page *))
2775 {
2776         unsigned long flags;
2777         unsigned long x = 0;
2778         struct page *page;
2779
2780         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2781         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2782                 x += get_count(page);
2783         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2784         return x;
2785 }
2786 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2787
2788 static noinline void
2789 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2790 {
2791 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2792         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2793                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2794         int node;
2795         struct kmem_cache_node *n;
2796
2797         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2798                 return;
2799
2800         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2801                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2802         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2803                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2804                 oo_order(s->min));
2805
2806         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2807                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2808                         s->name);
2809
2810         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2811                 unsigned long nr_slabs;
2812                 unsigned long nr_objs;
2813                 unsigned long nr_free;
2814
2815                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2816                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2817                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2818
2819                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2820                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2821         }
2822 #endif
2823 }
2824
2825 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2826 {
2827         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2828                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2829
2830         return true;
2831 }
2832
2833 /*
2834  * A variant of pfmemalloc_match() that tests page flags without asserting
2835  * PageSlab. Intended for opportunistic checks before taking a lock and
2836  * rechecking that nobody else freed the page under us.
2837  */
2838 static inline bool pfmemalloc_match_unsafe(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2839 {
2840         if (unlikely(__PageSlabPfmemalloc(page)))
2841                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2842
2843         return true;
2844 }
2845
2846 /*
2847  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2848  * per cpu freelist or deactivate the page.
2849  *
2850  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2851  *
2852  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2853  */
2854 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2855 {
2856         struct page new;
2857         unsigned long counters;
2858         void *freelist;
2859
2860         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2861
2862         do {
2863                 freelist = page->freelist;
2864                 counters = page->counters;
2865
2866                 new.counters = counters;
2867                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2868
2869                 new.inuse = page->objects;
2870                 new.frozen = freelist != NULL;
2871
2872         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2873                 freelist, counters,
2874                 NULL, new.counters,
2875                 "get_freelist"));
2876
2877         return freelist;
2878 }
2879
2880 /*
2881  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2882  * debugging duties.
2883  *
2884  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2885  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2886  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2887  *
2888  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2889  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2890  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2891  *
2892  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2893  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2894  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2895  *
2896  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
2897  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2898  */
2899 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2900                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2901 {
2902         void *freelist;
2903         struct page *page;
2904         unsigned long flags;
2905
2906         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2907
2908 reread_page:
2909
2910         page = READ_ONCE(c->page);
2911         if (!page) {
2912                 /*
2913                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2914                  * ignore the node constraint
2915                  */
2916                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2917                              !node_isset(node, slab_nodes)))
2918                         node = NUMA_NO_NODE;
2919                 goto new_slab;
2920         }
2921 redo:
2922
2923         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2924                 /*
2925                  * same as above but node_match() being false already
2926                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2927                  */
2928                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
2929                         node = NUMA_NO_NODE;
2930                         goto redo;
2931                 } else {
2932                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2933                         goto deactivate_slab;
2934                 }
2935         }
2936
2937         /*
2938          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2939          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2940          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2941          */
2942         if (unlikely(!pfmemalloc_match_unsafe(page, gfpflags)))
2943                 goto deactivate_slab;
2944
2945         /* must check again c->page in case we got preempted and it changed */
2946         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2947         if (unlikely(page != c->page)) {
2948                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2949                 goto reread_page;
2950         }
2951         freelist = c->freelist;
2952         if (freelist)
2953                 goto load_freelist;
2954
2955         freelist = get_freelist(s, page);
2956
2957         if (!freelist) {
2958                 c->page = NULL;
2959                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2960                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2961                 goto new_slab;
2962         }
2963
2964         stat(s, ALLOC_REFILL);
2965
2966 load_freelist:
2967
2968         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2969
2970         /*
2971          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2972          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2973          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2974          */
2975         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2976         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2977         c->tid = next_tid(c->tid);
2978         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2979         return freelist;
2980
2981 deactivate_slab:
2982
2983         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2984         if (page != c->page) {
2985                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2986                 goto reread_page;
2987         }
2988         freelist = c->freelist;
2989         c->page = NULL;
2990         c->freelist = NULL;
2991         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2992         deactivate_slab(s, page, freelist);
2993
2994 new_slab:
2995
2996         if (slub_percpu_partial(c)) {
2997                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2998                 if (unlikely(c->page)) {
2999                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3000                         goto reread_page;
3001                 }
3002                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
3003                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3004                         /* we were preempted and partial list got empty */
3005                         goto new_objects;
3006                 }
3007
3008                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
3009                 slub_set_percpu_partial(c, page);
3010                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3011                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
3012                 goto redo;
3013         }
3014
3015 new_objects:
3016
3017         freelist = get_partial(s, gfpflags, node, &page);
3018         if (freelist)
3019                 goto check_new_page;
3020
3021         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3022         page = new_slab(s, gfpflags, node);
3023         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3024
3025         if (unlikely(!page)) {
3026                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3027                 return NULL;
3028         }
3029
3030         /*
3031          * No other reference to the page yet so we can
3032          * muck around with it freely without cmpxchg
3033          */
3034         freelist = page->freelist;
3035         page->freelist = NULL;
3036
3037         stat(s, ALLOC_SLAB);
3038
3039 check_new_page:
3040
3041         if (kmem_cache_debug(s)) {
3042                 if (!alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr)) {
3043                         /* Slab failed checks. Next slab needed */
3044                         goto new_slab;
3045                 } else {
3046                         /*
3047                          * For debug case, we don't load freelist so that all
3048                          * allocations go through alloc_debug_processing()
3049                          */
3050                         goto return_single;
3051                 }
3052         }
3053
3054         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
3055                 /*
3056                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3057                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3058                  */
3059                 goto return_single;
3060
3061 retry_load_page:
3062
3063         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3064         if (unlikely(c->page)) {
3065                 void *flush_freelist = c->freelist;
3066                 struct page *flush_page = c->page;
3067
3068                 c->page = NULL;
3069                 c->freelist = NULL;
3070                 c->tid = next_tid(c->tid);
3071
3072                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3073
3074                 deactivate_slab(s, flush_page, flush_freelist);
3075
3076                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3077
3078                 goto retry_load_page;
3079         }
3080         c->page = page;
3081
3082         goto load_freelist;
3083
3084 return_single:
3085
3086         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
3087         return freelist;
3088 }
3089
3090 /*
3091  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3092  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3093  * pointer.
3094  */
3095 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3096                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
3097 {
3098         void *p;
3099
3100 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3101         /*
3102          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3103          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3104          * pointer.
3105          */
3106         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3107 #endif
3108
3109         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3110 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3111         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3112 #endif
3113         return p;
3114 }
3115
3116 /*
3117  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3118  * zeroing out freelist pointer.
3119  */
3120 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3121                                                    void *obj)
3122 {
3123         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3124                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3125                         0, sizeof(void *));
3126 }
3127
3128 /*
3129  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3130  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3131  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3132  *
3133  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3134  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3135  *
3136  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3137  */
3138 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3139                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3140 {
3141         void *object;
3142         struct kmem_cache_cpu *c;
3143         struct page *page;
3144         unsigned long tid;
3145         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3146         bool init = false;
3147
3148         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
3149         if (!s)
3150                 return NULL;
3151
3152         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3153         if (unlikely(object))
3154                 goto out;
3155
3156 redo:
3157         /*
3158          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3159          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3160          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3161          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3162          *
3163          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3164          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3165          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3166          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3167          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3168          */
3169         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3170         tid = READ_ONCE(c->tid);
3171
3172         /*
3173          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3174          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3175          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
3176          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3177          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
3178          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3179          */
3180         barrier();
3181
3182         /*
3183          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3184          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3185          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3186          * linked list in between.
3187          */
3188
3189         object = c->freelist;
3190         page = c->page;
3191         /*
3192          * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if a
3193          * slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not protected
3194          * against a fast path operation in an irq handler. So we need to take
3195          * the slow path which uses local_lock. It is still relatively fast if
3196          * there is a suitable cpu freelist.
3197          */
3198         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ||
3199             unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
3200                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3201         } else {
3202                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3203
3204                 /*
3205                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3206                  * operation and if we are on the right processor.
3207                  *
3208                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3209                  * semantics!)
3210                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3211                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3212                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3213                  *
3214                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3215                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3216                  * other cpus.
3217                  */
3218                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3219                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3220                                 object, tid,
3221                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3222
3223                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3224                         goto redo;
3225                 }
3226                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3227                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3228         }
3229
3230         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3231         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3232
3233 out:
3234         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
3235
3236         return object;
3237 }
3238
3239 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
3240                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3241 {
3242         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3243 }
3244
3245 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3246 {
3247         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3248
3249         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
3250                                 s->size, gfpflags);
3251
3252         return ret;
3253 }
3254 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3255
3256 #ifdef CONFIG_TRACING
3257 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
3258 {
3259         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, size);
3260         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
3261         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3262         return ret;
3263 }
3264 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3265 #endif
3266
3267 #ifdef CONFIG_NUMA
3268 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3269 {
3270         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3271
3272         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3273                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
3274
3275         return ret;
3276 }
3277 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3278
3279 #ifdef CONFIG_TRACING
3280 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
3281                                     gfp_t gfpflags,
3282                                     int node, size_t size)
3283 {
3284         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, size);
3285
3286         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3287                            size, s->size, gfpflags, node);
3288
3289         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3290         return ret;
3291 }
3292 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3293 #endif
3294 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3295
3296 /*
3297  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3298  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3299  *
3300  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3301  * lock and free the item. If there is no additional partial page
3302  * handling required then we can return immediately.
3303  */
3304 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3305                         void *head, void *tail, int cnt,
3306                         unsigned long addr)
3307
3308 {
3309         void *prior;
3310         int was_frozen;
3311         struct page new;
3312         unsigned long counters;
3313         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3314         unsigned long flags;
3315
3316         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3317
3318         if (kfence_free(head))
3319                 return;
3320
3321         if (kmem_cache_debug(s) &&
3322             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
3323                 return;
3324
3325         do {
3326                 if (unlikely(n)) {
3327                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3328                         n = NULL;
3329                 }
3330                 prior = page->freelist;
3331                 counters = page->counters;
3332                 set_freepointer(s, tail, prior);
3333                 new.counters = counters;
3334                 was_frozen = new.frozen;
3335                 new.inuse -= cnt;
3336                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3337
3338                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3339
3340                                 /*
3341                                  * Slab was on no list before and will be
3342                                  * partially empty
3343                                  * We can defer the list move and instead
3344                                  * freeze it.
3345                                  */
3346                                 new.frozen = 1;
3347
3348                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3349
3350                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3351                                 /*
3352                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3353                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3354                                  * drop the list_lock without any processing.
3355                                  *
3356                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3357                                  * other processors updating the list of slabs.
3358                                  */
3359                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3360
3361                         }
3362                 }
3363
3364         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3365                 prior, counters,
3366                 head, new.counters,
3367                 "__slab_free"));
3368
3369         if (likely(!n)) {
3370
3371                 if (likely(was_frozen)) {
3372                         /*
3373                          * The list lock was not taken therefore no list
3374                          * activity can be necessary.
3375                          */
3376                         stat(s, FREE_FROZEN);
3377                 } else if (new.frozen) {
3378                         /*
3379                          * If we just froze the page then put it onto the
3380                          * per cpu partial list.
3381                          */
3382                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3383                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3384                 }
3385
3386                 return;
3387         }
3388
3389         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3390                 goto slab_empty;
3391
3392         /*
3393          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3394          * then add it.
3395          */
3396         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3397                 remove_full(s, n, page);
3398                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3399                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3400         }
3401         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3402         return;
3403
3404 slab_empty:
3405         if (prior) {
3406                 /*
3407                  * Slab on the partial list.
3408                  */
3409                 remove_partial(n, page);
3410                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3411         } else {
3412                 /* Slab must be on the full list */
3413                 remove_full(s, n, page);
3414         }
3415
3416         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3417         stat(s, FREE_SLAB);
3418         discard_slab(s, page);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3423  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3424  *
3425  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3426  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3427  * the item before.
3428  *
3429  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3430  * with all sorts of special processing.
3431  *
3432  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3433  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3434  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3435  */
3436 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3437                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3438                                 int cnt, unsigned long addr)
3439 {
3440         void *tail_obj = tail ? : head;
3441         struct kmem_cache_cpu *c;
3442         unsigned long tid;
3443
3444         /* memcg_slab_free_hook() is already called for bulk free. */
3445         if (!tail)
3446                 memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3447 redo:
3448         /*
3449          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3450          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3451          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3452          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3453          */
3454         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3455         tid = READ_ONCE(c->tid);
3456
3457         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3458         barrier();
3459
3460         if (likely(page == c->page)) {
3461 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
3462                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3463
3464                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3465
3466                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3467                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3468                                 freelist, tid,
3469                                 head, next_tid(tid)))) {
3470
3471                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3472                         goto redo;
3473                 }
3474 #else /* CONFIG_PREEMPT_RT */
3475                 /*
3476                  * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if
3477                  * a slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not
3478                  * protected against a fast path operation in an irq handler. So
3479                  * we need to take the local_lock. We shouldn't simply defer to
3480                  * __slab_free() as that wouldn't use the cpu freelist at all.
3481                  */
3482                 void **freelist;
3483
3484                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3485                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3486                 if (unlikely(page != c->page)) {
3487                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3488                         goto redo;
3489                 }
3490                 tid = c->tid;
3491                 freelist = c->freelist;
3492
3493                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3494                 c->freelist = head;
3495                 c->tid = next_tid(tid);
3496
3497                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3498 #endif
3499                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3500         } else
3501                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3502
3503 }
3504
3505 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3506                                       void *head, void *tail, int cnt,
3507                                       unsigned long addr)
3508 {
3509         /*
3510          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3511          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3512          */
3513         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3514                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3515 }
3516
3517 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3518 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3519 {
3520         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3521 }
3522 #endif
3523
3524 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3525 {
3526         s = cache_from_obj(s, x);
3527         if (!s)
3528                 return;
3529         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s->name);
3530         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3531 }
3532 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3533
3534 struct detached_freelist {
3535         struct page *page;
3536         void *tail;
3537         void *freelist;
3538         int cnt;
3539         struct kmem_cache *s;
3540 };
3541
3542 static inline void free_nonslab_page(struct page *page, void *object)
3543 {
3544         unsigned int order = compound_order(page);
3545
3546         if (WARN_ON_ONCE(!PageCompound(page)))
3547                 pr_warn_once("object pointer: 0x%p\n", object);
3548
3549         kfree_hook(object);
3550         mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B, -(PAGE_SIZE << order));
3551         __free_pages(page, order);
3552 }
3553
3554 /*
3555  * This function progressively scans the array with free objects (with
3556  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3557  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3558  * page/objects.  This can happen without any need for
3559  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3560  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3561  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3562  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3563  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3564  * to performance reasons.
3565  */
3566 static inline
3567 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3568                             void **p, struct detached_freelist *df)
3569 {
3570         size_t first_skipped_index = 0;
3571         int lookahead = 3;
3572         void *object;
3573         struct page *page;
3574
3575         /* Always re-init detached_freelist */
3576         df->page = NULL;
3577
3578         do {
3579                 object = p[--size];
3580                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3581         } while (!object && size);
3582
3583         if (!object)
3584                 return 0;
3585
3586         page = virt_to_head_page(object);
3587         if (!s) {
3588                 /* Handle kalloc'ed objects */
3589                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3590                         free_nonslab_page(page, object);
3591                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3592                         return size;
3593                 }
3594                 /* Derive kmem_cache from object */
3595                 df->s = page->slab_cache;
3596         } else {
3597                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3598         }
3599
3600         if (is_kfence_address(object)) {
3601                 slab_free_hook(df->s, object, false);
3602                 __kfence_free(object);
3603                 p[size] = NULL; /* mark object processed */
3604                 return size;
3605         }
3606
3607         /* Start new detached freelist */
3608         df->page = page;
3609         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3610         df->tail = object;
3611         df->freelist = object;
3612         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3613         df->cnt = 1;
3614
3615         while (size) {
3616                 object = p[--size];
3617                 if (!object)
3618                         continue; /* Skip processed objects */
3619
3620                 /* df->page is always set at this point */
3621                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3622                         /* Opportunity build freelist */
3623                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3624                         df->freelist = object;
3625                         df->cnt++;
3626                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3627
3628                         continue;
3629                 }
3630
3631                 /* Limit look ahead search */
3632                 if (!--lookahead)
3633                         break;
3634
3635                 if (!first_skipped_index)
3636                         first_skipped_index = size + 1;
3637         }
3638
3639         return first_skipped_index;
3640 }
3641
3642 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3643 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3644 {
3645         if (WARN_ON(!size))
3646                 return;
3647
3648         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3649         do {
3650                 struct detached_freelist df;
3651
3652                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3653                 if (!df.page)
3654                         continue;
3655
3656                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
3657         } while (likely(size));
3658 }
3659 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3660
3661 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3662 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3663                           void **p)
3664 {
3665         struct kmem_cache_cpu *c;
3666         int i;
3667         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3668
3669         /* memcg and kmem_cache debug support */
3670         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3671         if (unlikely(!s))
3672                 return false;
3673         /*
3674          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3675          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3676          * handlers invoking normal fastpath.
3677          */
3678         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3679         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3680
3681         for (i = 0; i < size; i++) {
3682                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3683
3684                 if (unlikely(object)) {
3685                         p[i] = object;
3686                         continue;
3687                 }
3688
3689                 object = c->freelist;
3690                 if (unlikely(!object)) {
3691                         /*
3692                          * We may have removed an object from c->freelist using
3693                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3694                          * c->tid has not been bumped yet.
3695                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3696                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3697                          */
3698                         c->tid = next_tid(c->tid);
3699
3700                         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3701
3702                         /*
3703                          * Invoking slow path likely have side-effect
3704                          * of re-populating per CPU c->freelist
3705                          */
3706                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3707                                             _RET_IP_, c);
3708                         if (unlikely(!p[i]))
3709                                 goto error;
3710
3711                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3712                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3713
3714                         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3715
3716                         continue; /* goto for-loop */
3717                 }
3718                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3719                 p[i] = object;
3720                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3721         }
3722         c->tid = next_tid(c->tid);
3723         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3724         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3725
3726         /*
3727          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3728          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3729          */
3730         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3731                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3732         return i;
3733 error:
3734         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3735         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3736         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3737         return 0;
3738 }
3739 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3740
3741
3742 /*
3743  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3744  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3745  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3746  * another.
3747  *
3748  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3749  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3750  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3751  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3752  * locking overhead.
3753  */
3754
3755 /*
3756  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3757  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3758  * and increases the number of allocations possible without having to
3759  * take the list_lock.
3760  */
3761 static unsigned int slub_min_order;
3762 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3763 static unsigned int slub_min_objects;
3764
3765 /*
3766  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3767  *
3768  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3769  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3770  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3771  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3772  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3773  * would be wasted.
3774  *
3775  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3776  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3777  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3778  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3779  *
3780  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3781  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3782  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3783  * of space in favor of a small page order.
3784  *
3785  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3786  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3787  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3788  * the smallest order which will fit the object.
3789  */
3790 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3791                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3792                 unsigned int fract_leftover)
3793 {
3794         unsigned int min_order = slub_min_order;
3795         unsigned int order;
3796
3797         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3798                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3799
3800         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3801                         order <= max_order; order++) {
3802
3803                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3804                 unsigned int rem;
3805
3806                 rem = slab_size % size;
3807
3808                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3809                         break;
3810         }
3811
3812         return order;
3813 }
3814
3815 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3816 {
3817         unsigned int order;
3818         unsigned int min_objects;
3819         unsigned int max_objects;
3820         unsigned int nr_cpus;
3821
3822         /*
3823          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3824          * works by first attempting to generate a layout with
3825          * the best configuration and backing off gradually.
3826          *
3827          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3828          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3829          */
3830         min_objects = slub_min_objects;
3831         if (!min_objects) {
3832                 /*
3833                  * Some architectures will only update present cpus when
3834                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3835                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3836                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3837                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3838                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3839                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3840                  */
3841                 nr_cpus = num_present_cpus();
3842                 if (nr_cpus <= 1)
3843                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3844                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3845         }
3846         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3847         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3848
3849         while (min_objects > 1) {
3850                 unsigned int fraction;
3851
3852                 fraction = 16;
3853                 while (fraction >= 4) {
3854                         order = slab_order(size, min_objects,
3855                                         slub_max_order, fraction);
3856                         if (order <= slub_max_order)
3857                                 return order;
3858                         fraction /= 2;
3859                 }
3860                 min_objects--;
3861         }
3862
3863         /*
3864          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3865          * lets see if we can place a single object there.
3866          */
3867         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3868         if (order <= slub_max_order)
3869                 return order;
3870
3871         /*
3872          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3873          */
3874         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3875         if (order < MAX_ORDER)
3876                 return order;
3877         return -ENOSYS;
3878 }
3879
3880 static void
3881 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3882 {
3883         n->nr_partial = 0;
3884         spin_lock_init(&n->list_lock);
3885         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3886 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3887         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3888         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3889         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3890 #endif
3891 }
3892
3893 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3894 {
3895         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3896                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3897
3898         /*
3899          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3900          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3901          */
3902         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3903                                      2 * sizeof(void *));
3904
3905         if (!s->cpu_slab)
3906                 return 0;
3907
3908         init_kmem_cache_cpus(s);
3909
3910         return 1;
3911 }
3912
3913 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3914
3915 /*
3916  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3917  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3918  * possible.
3919  *
3920  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3921  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3922  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3923  */
3924 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3925 {
3926         struct page *page;
3927         struct kmem_cache_node *n;
3928
3929         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3930
3931         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3932
3933         BUG_ON(!page);
3934         if (page_to_nid(page) != node) {
3935                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3936                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3937         }
3938
3939         n = page->freelist;
3940         BUG_ON(!n);
3941 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3942         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3943         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3944 #endif
3945         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
3946         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3947         page->inuse = 1;
3948         page->frozen = 0;
3949         kmem_cache_node->node[node] = n;
3950         init_kmem_cache_node(n);
3951         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3952
3953         /*
3954          * No locks need to be taken here as it has just been
3955          * initialized and there is no concurrent access.
3956          */
3957         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3958 }
3959
3960 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3961 {
3962         int node;
3963         struct kmem_cache_node *n;
3964
3965         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3966                 s->node[node] = NULL;
3967                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3968         }
3969 }
3970
3971 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3972 {
3973         cache_random_seq_destroy(s);
3974         free_percpu(s->cpu_slab);
3975         free_kmem_cache_nodes(s);
3976 }
3977
3978 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3979 {
3980         int node;
3981
3982         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
3983                 struct kmem_cache_node *n;
3984
3985                 if (slab_state == DOWN) {
3986                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3987                         continue;
3988                 }
3989                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3990                                                 GFP_KERNEL, node);
3991
3992                 if (!n) {
3993                         free_kmem_cache_nodes(s);
3994                         return 0;
3995                 }
3996
3997                 init_kmem_cache_node(n);
3998                 s->node[node] = n;
3999         }
4000         return 1;
4001 }
4002
4003 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
4004 {
4005         if (min < MIN_PARTIAL)
4006                 min = MIN_PARTIAL;
4007         else if (min > MAX_PARTIAL)
4008                 min = MAX_PARTIAL;
4009         s->min_partial = min;
4010 }
4011
4012 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
4013 {
4014 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
4015         unsigned int nr_objects;
4016
4017         /*
4018          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4019          * per cpu partial lists of a processor.
4020          *
4021          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4022          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4023          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4024          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4025          *
4026          * For backwards compatibility reasons, this is determined as number
4027          * of objects, even though we now limit maximum number of pages, see
4028          * slub_set_cpu_partial()
4029          */
4030         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4031                 nr_objects = 0;
4032         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4033                 nr_objects = 6;
4034         else if (s->size >= 1024)
4035                 nr_objects = 24;
4036         else if (s->size >= 256)
4037                 nr_objects = 52;
4038         else
4039                 nr_objects = 120;
4040
4041         slub_set_cpu_partial(s, nr_objects);
4042 #endif
4043 }
4044
4045 /*
4046  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4047  * a slab object.
4048  */
4049 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
4050 {
4051         slab_flags_t flags = s->flags;
4052         unsigned int size = s->object_size;
4053         unsigned int order;
4054
4055         /*
4056          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4057          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4058          * the possible location of the free pointer.
4059          */
4060         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4061
4062 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4063         /*
4064          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4065          * the slab may touch the object after free or before allocation
4066          * then we should never poison the object itself.
4067          */
4068         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4069                         !s->ctor)
4070                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4071         else
4072                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4073
4074
4075         /*
4076          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4077          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4078          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4079          */
4080         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4081                 size += sizeof(void *);
4082 #endif
4083
4084         /*
4085          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4086          * by the object and redzoning.
4087          */
4088         s->inuse = size;
4089
4090         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4091             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4092             s->ctor) {
4093                 /*
4094                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4095                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4096                  * kmem_cache_free.
4097                  *
4098                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4099                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4100                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4101                  *
4102                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4103                  * pointer is outside of the object is used in the
4104                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4105                  * longer true, the function needs to be modified.
4106                  */
4107                 s->offset = size;
4108                 size += sizeof(void *);
4109         } else {
4110                 /*
4111                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4112                  * it away from the edges of the object to avoid small
4113                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4114                  */
4115                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4116         }
4117
4118 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4119         if (flags & SLAB_STORE_USER)
4120                 /*
4121                  * Need to store information about allocs and frees after
4122                  * the object.
4123                  */
4124                 size += 2 * sizeof(struct track);
4125 #endif
4126
4127         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4128 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4129         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4130                 /*
4131                  * Add some empty padding so that we can catch
4132                  * overwrites from earlier objects rather than let
4133                  * tracking information or the free pointer be
4134                  * corrupted if a user writes before the start
4135                  * of the object.
4136                  */
4137                 size += sizeof(void *);
4138
4139                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4140                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4141                 size += s->red_left_pad;
4142         }
4143 #endif
4144
4145         /*
4146          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4147          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4148          * each object to conform to the alignment.
4149          */
4150         size = ALIGN(size, s->align);
4151         s->size = size;
4152         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4153         if (forced_order >= 0)
4154                 order = forced_order;
4155         else
4156                 order = calculate_order(size);
4157
4158         if ((int)order < 0)
4159                 return 0;
4160
4161         s->allocflags = 0;
4162         if (order)
4163                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4164
4165         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4166                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4167
4168         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4169                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4170
4171         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4172                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4173
4174         /*
4175          * Determine the number of objects per slab
4176          */
4177         s->oo = oo_make(order, size);
4178         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4179         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
4180                 s->max = s->oo;
4181
4182         return !!oo_objects(s->oo);
4183 }
4184
4185 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4186 {
4187         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4188 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4189         s->random = get_random_long();
4190 #endif
4191
4192         if (!calculate_sizes(s, -1))
4193                 goto error;
4194         if (disable_higher_order_debug) {
4195                 /*
4196                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4197                  * order increased.
4198                  */
4199                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4200                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4201                         s->offset = 0;
4202                         if (!calculate_sizes(s, -1))
4203                                 goto error;
4204                 }
4205         }
4206
4207 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4208     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4209         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4210                 /* Enable fast mode */
4211                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4212 #endif
4213
4214         /*
4215          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
4216          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4217          */
4218         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
4219
4220         set_cpu_partial(s);
4221
4222 #ifdef CONFIG_NUMA
4223         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4224 #endif
4225
4226         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4227         if (slab_state >= UP) {
4228                 if (init_cache_random_seq(s))
4229                         goto error;
4230         }
4231
4232         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4233                 goto error;
4234
4235         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4236                 return 0;
4237
4238 error:
4239         __kmem_cache_release(s);
4240         return -EINVAL;
4241 }
4242
4243 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4244                               const char *text)
4245 {
4246 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4247         void *addr = page_address(page);
4248         unsigned long flags;
4249         unsigned long *map;
4250         void *p;
4251
4252         slab_err(s, page, text, s->name);
4253         slab_lock(page, &flags);
4254
4255         map = get_map(s, page);
4256         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4257
4258                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
4259                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4260                         print_tracking(s, p);
4261                 }
4262         }
4263         put_map(map);
4264         slab_unlock(page, &flags);
4265 #endif
4266 }
4267
4268 /*
4269  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4270  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4271  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4272  */
4273 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4274 {
4275         LIST_HEAD(discard);
4276         struct page *page, *h;
4277
4278         BUG_ON(irqs_disabled());
4279         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4280         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
4281                 if (!page->inuse) {
4282                         remove_partial(n, page);
4283                         list_add(&page->slab_list, &discard);
4284                 } else {
4285                         list_slab_objects(s, page,
4286                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4287                 }
4288         }
4289         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4290
4291         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
4292                 discard_slab(s, page);
4293 }
4294
4295 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4296 {
4297         int node;
4298         struct kmem_cache_node *n;
4299
4300         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4301                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4302                         return false;
4303         return true;
4304 }
4305
4306 /*
4307  * Release all resources used by a slab cache.
4308  */
4309 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4310 {
4311         int node;
4312         struct kmem_cache_node *n;
4313
4314         flush_all_cpus_locked(s);
4315         /* Attempt to free all objects */
4316         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4317                 free_partial(s, n);
4318                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4319                         return 1;
4320         }
4321         return 0;
4322 }
4323
4324 #ifdef CONFIG_PRINTK
4325 void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page)
4326 {
4327         void *base;
4328         int __maybe_unused i;
4329         unsigned int objnr;
4330         void *objp;
4331         void *objp0;
4332         struct kmem_cache *s = page->slab_cache;
4333         struct track __maybe_unused *trackp;
4334
4335         kpp->kp_ptr = object;
4336         kpp->kp_page = page;
4337         kpp->kp_slab_cache = s;
4338         base = page_address(page);
4339         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4340 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4341         objp = restore_red_left(s, objp0);
4342 #else
4343         objp = objp0;
4344 #endif
4345         objnr = obj_to_index(s, page, objp);
4346         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4347         objp = base + s->size * objnr;
4348         kpp->kp_objp = objp;
4349         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + page->objects * s->size || (objp - base) % s->size) ||
4350             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4351                 return;
4352 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4353         objp = fixup_red_left(s, objp);
4354         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4355         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4356 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
4357         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4358                 kpp->kp_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4359                 if (!kpp->kp_stack[i])
4360                         break;
4361         }
4362
4363         trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4364         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4365                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4366                 if (!kpp->kp_free_stack[i])
4367                         break;
4368         }
4369 #endif
4370 #endif
4371 }
4372 #endif
4373
4374 /********************************************************************
4375  *              Kmalloc subsystem
4376  *******************************************************************/
4377
4378 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4379 {
4380         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4381
4382         return 1;
4383 }
4384
4385 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4386
4387 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4388 {
4389         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4390         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4391
4392         return 1;
4393 }
4394
4395 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4396
4397 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4398 {
4399         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4400
4401         return 1;
4402 }
4403
4404 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4405
4406 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
4407 {
4408         struct kmem_cache *s;
4409         void *ret;
4410
4411         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4412                 return kmalloc_large(size, flags);
4413
4414         s = kmalloc_slab(size, flags);
4415
4416         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4417                 return s;
4418
4419         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_, size);
4420
4421         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
4422
4423         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4424
4425         return ret;
4426 }
4427 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
4428
4429 #ifdef CONFIG_NUMA
4430 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4431 {
4432         struct page *page;
4433         void *ptr = NULL;
4434         unsigned int order = get_order(size);
4435
4436         flags |= __GFP_COMP;
4437         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
4438         if (page) {
4439                 ptr = page_address(page);
4440                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4441                                       PAGE_SIZE << order);
4442         }
4443
4444         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
4445 }
4446
4447 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4448 {
4449         struct kmem_cache *s;
4450         void *ret;
4451
4452         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4453                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4454
4455                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4456                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4457                                    flags, node);
4458
4459                 return ret;
4460         }
4461
4462         s = kmalloc_slab(size, flags);
4463
4464         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4465                 return s;
4466
4467         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_, size);
4468
4469         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4470
4471         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4472
4473         return ret;
4474 }
4475 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4476 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4477
4478 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4479 /*
4480  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4481  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4482  * cache's usercopy region.
4483  *
4484  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4485  * to indicate an error.
4486  */
4487 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4488                          bool to_user)
4489 {
4490         struct kmem_cache *s;
4491         unsigned int offset;
4492         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4493
4494         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4495
4496         /* Find object and usable object size. */
4497         s = page->slab_cache;
4498
4499         /* Reject impossible pointers. */
4500         if (ptr < page_address(page))
4501                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4502                                to_user, 0, n);
4503
4504         /* Find offset within object. */
4505         if (is_kfence)
4506                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4507         else
4508                 offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4509
4510         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4511         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4512                 if (offset < s->red_left_pad)
4513                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4514                                        s->name, to_user, offset, n);
4515                 offset -= s->red_left_pad;
4516         }
4517
4518         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4519         if (offset >= s->useroffset &&
4520             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4521             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4522                 return;
4523
4524         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4525 }
4526 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4527
4528 size_t __ksize(const void *object)
4529 {
4530         struct page *page;
4531
4532         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4533                 return 0;
4534
4535         page = virt_to_head_page(object);
4536
4537         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4538                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4539                 return page_size(page);
4540         }
4541
4542         return slab_ksize(page->slab_cache);
4543 }
4544 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4545
4546 void kfree(const void *x)
4547 {
4548         struct page *page;
4549         void *object = (void *)x;
4550
4551         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4552
4553         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4554                 return;
4555
4556         page = virt_to_head_page(x);
4557         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4558                 free_nonslab_page(page, object);
4559                 return;
4560         }
4561         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4562 }
4563 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4564
4565 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4566
4567 /*
4568  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4569  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4570  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4571  *
4572  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4573  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4574  * are freed in them.
4575  */
4576 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4577 {
4578         int node;
4579         int i;
4580         struct kmem_cache_node *n;
4581         struct page *page;
4582         struct page *t;
4583         struct list_head discard;
4584         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4585         unsigned long flags;
4586         int ret = 0;
4587
4588         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4589                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4590                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4591                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4592
4593                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4594
4595                 /*
4596                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4597                  *
4598                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4599                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4600                  */
4601                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4602                         int free = page->objects - page->inuse;
4603
4604                         /* Do not reread page->inuse */
4605                         barrier();
4606
4607                         /* We do not keep full slabs on the list */
4608                         BUG_ON(free <= 0);
4609
4610                         if (free == page->objects) {
4611                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4612                                 n->nr_partial--;
4613                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4614                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4615                 }
4616
4617                 /*
4618                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4619                  * partial list.
4620                  */
4621                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4622                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4623
4624                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4625
4626                 /* Release empty slabs */
4627                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4628                         discard_slab(s, page);
4629
4630                 if (slabs_node(s, node))
4631                         ret = 1;
4632         }
4633
4634         return ret;
4635 }
4636
4637 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4638 {
4639         flush_all(s);
4640         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4641 }
4642
4643 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4644 {
4645         struct kmem_cache *s;
4646
4647         mutex_lock(&slab_mutex);
4648         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4649                 flush_all_cpus_locked(s);
4650                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4651         }
4652         mutex_unlock(&slab_mutex);
4653
4654         return 0;
4655 }
4656
4657 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4658 {
4659         struct memory_notify *marg = arg;
4660         int offline_node;
4661
4662         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4663
4664         /*
4665          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4666          * for it yet.
4667          */
4668         if (offline_node < 0)
4669                 return;
4670
4671         mutex_lock(&slab_mutex);
4672         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4673         /*
4674          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4675          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4676          * slab_mutex.
4677          */
4678         mutex_unlock(&slab_mutex);
4679 }
4680
4681 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4682 {
4683         struct kmem_cache_node *n;
4684         struct kmem_cache *s;
4685         struct memory_notify *marg = arg;
4686         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4687         int ret = 0;
4688
4689         /*
4690          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4691          * already created. Nothing to do.
4692          */
4693         if (nid < 0)
4694                 return 0;
4695
4696         /*
4697          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4698          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4699          * online.
4700          */
4701         mutex_lock(&slab_mutex);
4702         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4703                 /*
4704                  * The structure may already exist if the node was previously
4705                  * onlined and offlined.
4706                  */
4707                 if (get_node(s, nid))
4708                         continue;
4709                 /*
4710                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4711                  *      since memory is not yet available from the node that
4712                  *      is brought up.
4713                  */
4714                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4715                 if (!n) {
4716                         ret = -ENOMEM;
4717                         goto out;
4718                 }
4719                 init_kmem_cache_node(n);
4720                 s->node[nid] = n;
4721         }
4722         /*
4723          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4724          * initialized for the new node.
4725          */
4726         node_set(nid, slab_nodes);
4727 out:
4728         mutex_unlock(&slab_mutex);
4729         return ret;
4730 }
4731
4732 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4733                                 unsigned long action, void *arg)
4734 {
4735         int ret = 0;
4736
4737         switch (action) {
4738         case MEM_GOING_ONLINE:
4739                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4740                 break;
4741         case MEM_GOING_OFFLINE:
4742                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4743                 break;
4744         case MEM_OFFLINE:
4745         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4746                 slab_mem_offline_callback(arg);
4747                 break;
4748         case MEM_ONLINE:
4749         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4750                 break;
4751         }
4752         if (ret)
4753                 ret = notifier_from_errno(ret);
4754         else
4755                 ret = NOTIFY_OK;
4756         return ret;
4757 }
4758
4759 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4760         .notifier_call = slab_memory_callback,
4761         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4762 };
4763
4764 /********************************************************************
4765  *                      Basic setup of slabs
4766  *******************************************************************/
4767
4768 /*
4769  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4770  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4771  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4772  */
4773
4774 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4775 {
4776         int node;
4777         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4778         struct kmem_cache_node *n;
4779
4780         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4781
4782         /*
4783          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4784          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4785          * IPIs around.
4786          */
4787         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4788         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4789                 struct page *p;
4790
4791                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4792                         p->slab_cache = s;
4793
4794 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4795                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4796                         p->slab_cache = s;
4797 #endif
4798         }
4799         list_add(&s->list, &slab_caches);
4800         return s;
4801 }
4802
4803 void __init kmem_cache_init(void)
4804 {
4805         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4806                 boot_kmem_cache_node;
4807         int node;
4808
4809         if (debug_guardpage_minorder())
4810                 slub_max_order = 0;
4811
4812         /* Print slub debugging pointers without hashing */
4813         if (__slub_debug_enabled())
4814                 no_hash_pointers_enable(NULL);
4815
4816         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4817         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4818
4819         /*
4820          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4821          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4822          */
4823         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4824                 node_set(node, slab_nodes);
4825
4826         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4827                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4828
4829         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4830
4831         /* Able to allocate the per node structures */
4832         slab_state = PARTIAL;
4833
4834         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4835                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4836                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4837                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4838
4839         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4840         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4841
4842         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4843         setup_kmalloc_cache_index_table();
4844         create_kmalloc_caches(0);
4845
4846         /* Setup random freelists for each cache */
4847         init_freelist_randomization();
4848
4849         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4850                                   slub_cpu_dead);
4851
4852         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4853                 cache_line_size(),
4854                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4855                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4856 }
4857
4858 void __init kmem_cache_init_late(void)
4859 {
4860 }
4861
4862 struct kmem_cache *
4863 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4864                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4865 {
4866         struct kmem_cache *s;
4867
4868         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4869         if (s) {
4870                 s->refcount++;
4871
4872                 /*
4873                  * Adjust the object sizes so that we clear
4874                  * the complete object on kzalloc.
4875                  */
4876                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4877                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4878
4879                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4880                         s->refcount--;
4881                         s = NULL;
4882                 }
4883         }
4884
4885         return s;
4886 }
4887
4888 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4889 {
4890         int err;
4891
4892         err = kmem_cache_open(s, flags);
4893         if (err)
4894                 return err;
4895
4896         /* Mutex is not taken during early boot */
4897         if (slab_state <= UP)
4898                 return 0;
4899
4900         err = sysfs_slab_add(s);
4901         if (err) {
4902                 __kmem_cache_release(s);
4903                 return err;
4904         }
4905
4906         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
4907                 debugfs_slab_add(s);
4908
4909         return 0;
4910 }
4911
4912 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4913 {
4914         struct kmem_cache *s;
4915         void *ret;
4916
4917         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4918                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4919
4920         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4921
4922         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4923                 return s;
4924
4925         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller, size);
4926
4927         /* Honor the call site pointer we received. */
4928         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4929
4930         return ret;
4931 }
4932 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
4933
4934 #ifdef CONFIG_NUMA
4935 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4936                                         int node, unsigned long caller)
4937 {
4938         struct kmem_cache *s;
4939         void *ret;
4940
4941         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4942                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4943
4944                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4945                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4946                                    gfpflags, node);
4947
4948                 return ret;
4949         }
4950
4951         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4952
4953         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4954                 return s;
4955
4956         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller, size);
4957
4958         /* Honor the call site pointer we received. */
4959         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4960
4961         return ret;
4962 }
4963 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
4964 #endif
4965
4966 #ifdef CONFIG_SYSFS
4967 static int count_inuse(struct page *page)
4968 {
4969         return page->inuse;
4970 }
4971
4972 static int count_total(struct page *page)
4973 {
4974         return page->objects;
4975 }
4976 #endif
4977
4978 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4979 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4980                           unsigned long *obj_map)
4981 {
4982         void *p;
4983         void *addr = page_address(page);
4984         unsigned long flags;
4985
4986         slab_lock(page, &flags);
4987
4988         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4989                 goto unlock;
4990
4991         /* Now we know that a valid freelist exists */
4992         __fill_map(obj_map, s, page);
4993         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4994                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
4995                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4996
4997                 if (!check_object(s, page, p, val))
4998                         break;
4999         }
5000 unlock:
5001         slab_unlock(page, &flags);
5002 }
5003
5004 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
5005                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
5006 {
5007         unsigned long count = 0;
5008         struct page *page;
5009         unsigned long flags;
5010
5011         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5012
5013         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
5014                 validate_slab(s, page, obj_map);
5015                 count++;
5016         }
5017         if (count != n->nr_partial) {
5018                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5019                        s->name, count, n->nr_partial);
5020                 slab_add_kunit_errors();
5021         }
5022
5023         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5024                 goto out;
5025
5026         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
5027                 validate_slab(s, page, obj_map);
5028                 count++;
5029         }
5030         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5031                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5032                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5033                 slab_add_kunit_errors();
5034         }
5035
5036 out:
5037         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5038         return count;
5039 }
5040
5041 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5042 {
5043         int node;
5044         unsigned long count = 0;
5045         struct kmem_cache_node *n;
5046         unsigned long *obj_map;
5047
5048         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5049         if (!obj_map)
5050                 return -ENOMEM;
5051
5052         flush_all(s);
5053         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5054                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5055
5056         bitmap_free(obj_map);
5057
5058         return count;
5059 }
5060 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5061
5062 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5063 /*
5064  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5065  * and freed.
5066  */
5067
5068 struct location {
5069         unsigned long count;
5070         unsigned long addr;
5071         long long sum_time;
5072         long min_time;
5073         long max_time;
5074         long min_pid;
5075         long max_pid;
5076         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5077         nodemask_t nodes;
5078 };
5079
5080 struct loc_track {
5081         unsigned long max;
5082         unsigned long count;
5083         struct location *loc;
5084         loff_t idx;
5085 };
5086
5087 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5088
5089 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5090 {
5091         if (t->max)
5092                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5093                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5094 }
5095
5096 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5097 {
5098         struct location *l;
5099         int order;
5100
5101         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5102
5103         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5104         if (!l)
5105                 return 0;
5106
5107         if (t->count) {
5108                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5109                 free_loc_track(t);
5110         }
5111         t->max = max;
5112         t->loc = l;
5113         return 1;
5114 }
5115
5116 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5117                                 const struct track *track)
5118 {
5119         long start, end, pos;
5120         struct location *l;
5121         unsigned long caddr;
5122         unsigned long age = jiffies - track->when;
5123
5124         start = -1;
5125         end = t->count;
5126
5127         for ( ; ; ) {
5128                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5129
5130                 /*
5131                  * There is nothing at "end". If we end up there
5132                  * we need to add something to before end.
5133                  */
5134                 if (pos == end)
5135                         break;
5136
5137                 caddr = t->loc[pos].addr;
5138                 if (track->addr == caddr) {
5139
5140                         l = &t->loc[pos];
5141                         l->count++;
5142                         if (track->when) {
5143                                 l->sum_time += age;
5144                                 if (age < l->min_time)
5145                                         l->min_time = age;
5146                                 if (age > l->max_time)
5147                                         l->max_time = age;
5148
5149                                 if (track->pid < l->min_pid)
5150                                         l->min_pid = track->pid;
5151                                 if (track->pid > l->max_pid)
5152                                         l->max_pid = track->pid;
5153
5154                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5155                                                 to_cpumask(l->cpus));
5156                         }
5157                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5158                         return 1;
5159                 }
5160
5161                 if (track->addr < caddr)
5162                         end = pos;
5163                 else
5164                         start = pos;
5165         }
5166
5167         /*
5168          * Not found. Insert new tracking element.
5169          */
5170         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5171                 return 0;
5172
5173         l = t->loc + pos;
5174         if (pos < t->count)
5175                 memmove(l + 1, l,
5176                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5177         t->count++;
5178         l->count = 1;
5179         l->addr = track->addr;
5180         l->sum_time = age;
5181         l->min_time = age;
5182         l->max_time = age;
5183         l->min_pid = track->pid;
5184         l->max_pid = track->pid;
5185         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5186         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5187         nodes_clear(l->nodes);
5188         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5189         return 1;
5190 }
5191
5192 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5193                 struct page *page, enum track_item alloc,
5194                 unsigned long *obj_map)
5195 {
5196         void *addr = page_address(page);
5197         void *p;
5198
5199         __fill_map(obj_map, s, page);
5200
5201         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
5202                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5203                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
5204 }
5205 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5206 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5207
5208 #ifdef CONFIG_SYSFS
5209 enum slab_stat_type {
5210         SL_ALL,                 /* All slabs */
5211         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5212         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5213         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5214         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5215 };
5216
5217 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5218 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5219 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5220 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5221 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5222
5223 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5224                                  char *buf, unsigned long flags)
5225 {
5226         unsigned long total = 0;
5227         int node;
5228         int x;
5229         unsigned long *nodes;
5230         int len = 0;
5231
5232         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5233         if (!nodes)
5234                 return -ENOMEM;
5235
5236         if (flags & SO_CPU) {
5237                 int cpu;
5238
5239                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5240                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5241                                                                cpu);
5242                         int node;
5243                         struct page *page;
5244
5245                         page = READ_ONCE(c->page);
5246                         if (!page)
5247                                 continue;
5248
5249                         node = page_to_nid(page);
5250                         if (flags & SO_TOTAL)
5251                                 x = page->objects;
5252                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5253                                 x = page->inuse;
5254                         else
5255                                 x = 1;
5256
5257                         total += x;
5258                         nodes[node] += x;
5259
5260                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
5261                         if (page) {
5262                                 node = page_to_nid(page);
5263                                 if (flags & SO_TOTAL)
5264                                         WARN_ON_ONCE(1);
5265                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5266                                         WARN_ON_ONCE(1);
5267                                 else
5268                                         x = page->pages;
5269                                 total += x;
5270                                 nodes[node] += x;
5271                         }
5272                 }
5273         }
5274
5275         /*
5276          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5277          * already held which will conflict with an existing lock order:
5278          *
5279          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5280          *
5281          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5282          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5283          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5284          */
5285
5286 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5287         if (flags & SO_ALL) {
5288                 struct kmem_cache_node *n;
5289
5290                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5291
5292                         if (flags & SO_TOTAL)
5293                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5294                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5295                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5296                                         count_partial(n, count_free);
5297                         else
5298                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5299                         total += x;
5300                         nodes[node] += x;
5301                 }
5302
5303         } else
5304 #endif
5305         if (flags & SO_PARTIAL) {
5306                 struct kmem_cache_node *n;
5307
5308                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5309                         if (flags & SO_TOTAL)
5310                                 x = count_partial(n, count_total);
5311                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5312                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5313                         else
5314                                 x = n->nr_partial;
5315                         total += x;
5316                         nodes[node] += x;
5317                 }
5318         }
5319
5320         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5321 #ifdef CONFIG_NUMA
5322         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5323                 if (nodes[node])
5324                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5325                                              node, nodes[node]);
5326         }
5327 #endif
5328         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5329         kfree(nodes);
5330
5331         return len;
5332 }
5333
5334 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5335 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5336
5337 struct slab_attribute {
5338         struct attribute attr;
5339         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5340         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5341 };
5342
5343 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5344         static struct slab_attribute _name##_attr = \
5345         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
5346
5347 #define SLAB_ATTR(_name) \
5348         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
5349         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
5350
5351 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5352 {
5353         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5354 }
5355 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5356
5357 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5358 {
5359         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5360 }
5361 SLAB_ATTR_RO(align);
5362
5363 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5364 {
5365         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5366 }
5367 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5368
5369 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5370 {
5371         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5372 }
5373 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5374
5375 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5376 {
5377         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5378 }
5379 SLAB_ATTR_RO(order);
5380
5381 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5382 {
5383         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5384 }
5385
5386 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5387                                  size_t length)
5388 {
5389         unsigned long min;
5390         int err;
5391
5392         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5393         if (err)
5394                 return err;
5395
5396         set_min_partial(s, min);
5397         return length;
5398 }
5399 SLAB_ATTR(min_partial);
5400
5401 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5402 {
5403         unsigned int nr_partial = 0;
5404 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5405         nr_partial = s->cpu_partial;
5406 #endif
5407
5408         return sysfs_emit(buf, "%u\n", nr_partial);
5409 }
5410
5411 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5412                                  size_t length)
5413 {
5414         unsigned int objects;
5415         int err;
5416
5417         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5418         if (err)
5419                 return err;
5420         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5421                 return -EINVAL;
5422
5423         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5424         flush_all(s);
5425         return length;
5426 }
5427 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5428
5429 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5430 {
5431         if (!s->ctor)
5432                 return 0;
5433         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5434 }
5435 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5436
5437 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5438 {
5439         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5440 }
5441 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5442
5443 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5444 {
5445         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5446 }
5447 SLAB_ATTR_RO(partial);
5448
5449 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5450 {
5451         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5452 }
5453 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5454
5455 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5456 {
5457         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5458 }
5459 SLAB_ATTR_RO(objects);
5460
5461 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5462 {
5463         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5464 }
5465 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5466
5467 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5468 {
5469         int objects = 0;
5470         int pages = 0;
5471         int cpu;
5472         int len = 0;
5473
5474         for_each_online_cpu(cpu) {
5475                 struct page *page;
5476
5477                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5478
5479                 if (page)
5480                         pages += page->pages;
5481         }
5482
5483         /* Approximate half-full pages , see slub_set_cpu_partial() */
5484         objects = (pages * oo_objects(s->oo)) / 2;
5485         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, pages);
5486
5487 #ifdef CONFIG_SMP
5488         for_each_online_cpu(cpu) {
5489                 struct page *page;
5490
5491                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5492                 if (page) {
5493                         pages = READ_ONCE(page->pages);
5494                         objects = (pages * oo_objects(s->oo)) / 2;
5495                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5496                                              cpu, objects, pages);
5497                 }
5498         }
5499 #endif
5500         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5501
5502         return len;
5503 }
5504 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5505
5506 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5507 {
5508         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5509 }
5510 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5511
5512 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5513 {
5514         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5515 }
5516 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5517
5518 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5519 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5520 {
5521         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5522 }
5523 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5524 #endif
5525
5526 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5527 {
5528         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5529 }
5530 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5531
5532 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5533 {
5534         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5535 }
5536 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5537
5538 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5539 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5540 {
5541         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5542 }
5543 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5544
5545 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5546 {
5547         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5548 }
5549 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5550
5551 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5552 {
5553         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5554 }
5555 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5556
5557 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5558 {
5559         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5560 }
5561 SLAB_ATTR_RO(trace);
5562
5563 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5564 {
5565         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5566 }
5567
5568 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5569
5570 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5571 {
5572         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5573 }
5574
5575 SLAB_ATTR_RO(poison);
5576
5577 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5578 {
5579         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5580 }
5581
5582 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5583
5584 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5585 {
5586         return 0;
5587 }
5588
5589 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5590                         const char *buf, size_t length)
5591 {
5592         int ret = -EINVAL;
5593
5594         if (buf[0] == '1') {
5595                 ret = validate_slab_cache(s);
5596                 if (ret >= 0)
5597                         ret = length;
5598         }
5599         return ret;
5600 }
5601 SLAB_ATTR(validate);
5602
5603 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5604
5605 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5606 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5607 {
5608         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5609 }
5610 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5611 #endif
5612
5613 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5614 {
5615         return 0;
5616 }
5617
5618 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5619                         const char *buf, size_t length)
5620 {
5621         if (buf[0] == '1')
5622                 kmem_cache_shrink(s);
5623         else
5624                 return -EINVAL;
5625         return length;
5626 }
5627 SLAB_ATTR(shrink);
5628
5629 #ifdef CONFIG_NUMA
5630 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5631 {
5632         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5633 }
5634
5635 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5636                                 const char *buf, size_t length)
5637 {
5638         unsigned int ratio;
5639         int err;
5640
5641         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5642         if (err)
5643                 return err;
5644         if (ratio > 100)
5645                 return -ERANGE;
5646
5647         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5648
5649         return length;
5650 }
5651 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5652 #endif
5653
5654 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5655 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5656 {
5657         unsigned long sum  = 0;
5658         int cpu;
5659         int len = 0;
5660         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5661
5662         if (!data)
5663                 return -ENOMEM;
5664
5665         for_each_online_cpu(cpu) {
5666                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5667
5668                 data[cpu] = x;
5669                 sum += x;
5670         }
5671
5672         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5673
5674 #ifdef CONFIG_SMP
5675         for_each_online_cpu(cpu) {
5676                 if (data[cpu])
5677                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5678                                              cpu, data[cpu]);
5679         }
5680 #endif
5681         kfree(data);
5682         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5683
5684         return len;
5685 }
5686
5687 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5688 {
5689         int cpu;
5690
5691         for_each_online_cpu(cpu)
5692                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5693 }
5694
5695 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5696 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5697 {                                                               \
5698         return show_stat(s, buf, si);                           \
5699 }                                                               \
5700 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5701                                 const char *buf, size_t length) \
5702 {                                                               \
5703         if (buf[0] != '0')                                      \
5704                 return -EINVAL;                                 \
5705         clear_stat(s, si);                                      \
5706         return length;                                          \
5707 }                                                               \
5708 SLAB_ATTR(text);                                                \
5709
5710 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5711 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5712 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5713 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5714 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5715 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5716 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5717 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5718 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5719 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5720 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5721 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5722 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5723 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5724 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5725 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5726 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5727 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5728 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5729 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5730 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5731 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5732 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5733 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5734 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5735 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5736 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5737
5738 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5739         &slab_size_attr.attr,
5740         &object_size_attr.attr,
5741         &objs_per_slab_attr.attr,
5742         &order_attr.attr,
5743         &min_partial_attr.attr,
5744         &cpu_partial_attr.attr,
5745         &objects_attr.attr,
5746         &objects_partial_attr.attr,
5747         &partial_attr.attr,
5748         &cpu_slabs_attr.attr,
5749         &ctor_attr.attr,
5750         &aliases_attr.attr,
5751         &align_attr.attr,
5752         &hwcache_align_attr.attr,
5753         &reclaim_account_attr.attr,
5754         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5755         &shrink_attr.attr,
5756         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5757 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5758         &total_objects_attr.attr,
5759         &slabs_attr.attr,
5760         &sanity_checks_attr.attr,
5761         &trace_attr.attr,
5762         &red_zone_attr.attr,
5763         &poison_attr.attr,
5764         &store_user_attr.attr,
5765         &validate_attr.attr,
5766 #endif
5767 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5768         &cache_dma_attr.attr,
5769 #endif
5770 #ifdef CONFIG_NUMA
5771         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5772 #endif
5773 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5774         &alloc_fastpath_attr.attr,
5775         &alloc_slowpath_attr.attr,
5776         &free_fastpath_attr.attr,
5777         &free_slowpath_attr.attr,
5778         &free_frozen_attr.attr,
5779         &free_add_partial_attr.attr,
5780         &free_remove_partial_attr.attr,
5781         &alloc_from_partial_attr.attr,
5782         &alloc_slab_attr.attr,
5783         &alloc_refill_attr.attr,
5784         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5785         &free_slab_attr.attr,
5786         &cpuslab_flush_attr.attr,
5787         &deactivate_full_attr.attr,
5788         &deactivate_empty_attr.attr,
5789         &deactivate_to_head_attr.attr,
5790         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5791         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5792         &deactivate_bypass_attr.attr,
5793         &order_fallback_attr.attr,
5794         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5795         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5796         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5797         &cpu_partial_free_attr.attr,
5798         &cpu_partial_node_attr.attr,
5799         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5800 #endif
5801 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5802         &failslab_attr.attr,
5803 #endif
5804         &usersize_attr.attr,
5805
5806         NULL
5807 };
5808
5809 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5810         .attrs = slab_attrs,
5811 };
5812
5813 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5814                                 struct attribute *attr,
5815                                 char *buf)
5816 {
5817         struct slab_attribute *attribute;
5818         struct kmem_cache *s;
5819         int err;
5820
5821         attribute = to_slab_attr(attr);
5822         s = to_slab(kobj);
5823
5824         if (!attribute->show)
5825                 return -EIO;
5826
5827         err = attribute->show(s, buf);
5828
5829         return err;
5830 }
5831
5832 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5833                                 struct attribute *attr,
5834                                 const char *buf, size_t len)
5835 {
5836         struct slab_attribute *attribute;
5837         struct kmem_cache *s;
5838         int err;
5839
5840         attribute = to_slab_attr(attr);
5841         s = to_slab(kobj);
5842
5843         if (!attribute->store)
5844                 return -EIO;
5845
5846         err = attribute->store(s, buf, len);
5847         return err;
5848 }
5849
5850 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5851 {
5852         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5853 }
5854
5855 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5856         .show = slab_attr_show,
5857         .store = slab_attr_store,
5858 };
5859
5860 static struct kobj_type slab_ktype = {
5861         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5862         .release = kmem_cache_release,
5863 };
5864
5865 static struct kset *slab_kset;
5866
5867 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5868 {
5869         return slab_kset;
5870 }
5871
5872 #define ID_STR_LENGTH 64
5873
5874 /* Create a unique string id for a slab cache:
5875  *
5876  * Format       :[flags-]size
5877  */
5878 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5879 {
5880         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5881         char *p = name;
5882
5883         BUG_ON(!name);
5884
5885         *p++ = ':';
5886         /*
5887          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5888          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5889          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5890          * are matched during merging to guarantee that the id is
5891          * unique.
5892          */
5893         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5894                 *p++ = 'd';
5895         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5896                 *p++ = 'D';
5897         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5898                 *p++ = 'a';
5899         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5900                 *p++ = 'F';
5901         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5902                 *p++ = 'A';
5903         if (p != name + 1)
5904                 *p++ = '-';
5905         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5906
5907         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5908         return name;
5909 }
5910
5911 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5912 {
5913         int err;
5914         const char *name;
5915         struct kset *kset = cache_kset(s);
5916         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5917
5918         if (!kset) {
5919                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5920                 return 0;
5921         }
5922
5923         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5924                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5925                 unmergeable = 1;
5926
5927         if (unmergeable) {
5928                 /*
5929                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5930                  * This is typically the case for debug situations. In that
5931                  * case we can catch duplicate names easily.
5932                  */
5933                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5934                 name = s->name;
5935         } else {
5936                 /*
5937                  * Create a unique name for the slab as a target
5938                  * for the symlinks.
5939                  */
5940                 name = create_unique_id(s);
5941         }
5942
5943         s->kobj.kset = kset;
5944         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5945         if (err)
5946                 goto out;
5947
5948         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5949         if (err)
5950                 goto out_del_kobj;
5951
5952         if (!unmergeable) {
5953                 /* Setup first alias */
5954                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5955         }
5956 out:
5957         if (!unmergeable)
5958                 kfree(name);
5959         return err;
5960 out_del_kobj:
5961         kobject_del(&s->kobj);
5962         goto out;
5963 }
5964
5965 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5966 {
5967         if (slab_state >= FULL)
5968                 kobject_del(&s->kobj);
5969 }
5970
5971 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5972 {
5973         if (slab_state >= FULL)
5974                 kobject_put(&s->kobj);
5975 }
5976
5977 /*
5978  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5979  * available lest we lose that information.
5980  */
5981 struct saved_alias {
5982         struct kmem_cache *s;
5983         const char *name;
5984         struct saved_alias *next;
5985 };
5986
5987 static struct saved_alias *alias_list;
5988
5989 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5990 {
5991         struct saved_alias *al;
5992
5993         if (slab_state == FULL) {
5994                 /*
5995                  * If we have a leftover link then remove it.
5996                  */
5997                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5998                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5999         }
6000
6001         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6002         if (!al)
6003                 return -ENOMEM;
6004
6005         al->s = s;
6006         al->name = name;
6007         al->next = alias_list;
6008         alias_list = al;
6009         return 0;
6010 }
6011
6012 static int __init slab_sysfs_init(void)
6013 {
6014         struct kmem_cache *s;
6015         int err;
6016
6017         mutex_lock(&slab_mutex);
6018
6019         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6020         if (!slab_kset) {
6021                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6022                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6023                 return -ENOSYS;
6024         }
6025
6026         slab_state = FULL;
6027
6028         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6029                 err = sysfs_slab_add(s);
6030                 if (err)
6031                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6032                                s->name);
6033         }
6034
6035         while (alias_list) {
6036                 struct saved_alias *al = alias_list;
6037
6038                 alias_list = alias_list->next;
6039                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6040                 if (err)
6041                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6042                                al->name);
6043                 kfree(al);
6044         }
6045
6046         mutex_unlock(&slab_mutex);
6047         return 0;
6048 }
6049
6050 __initcall(slab_sysfs_init);
6051 #endif /* CONFIG_SYSFS */
6052
6053 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6054 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6055 {
6056         struct loc_track *t = seq->private;
6057         struct location *l;
6058         unsigned long idx;
6059
6060         idx = (unsigned long) t->idx;
6061         if (idx < t->count) {
6062                 l = &t->loc[idx];
6063
6064                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6065
6066                 if (l->addr)
6067                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6068                 else
6069                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6070
6071                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6072                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6073                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6074                                 l->max_time);
6075                 } else
6076                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6077
6078                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6079                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6080                 else
6081                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6082                                 l->min_pid);
6083
6084                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6085                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6086                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6087
6088                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6089                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6090                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6091
6092                 seq_puts(seq, "\n");
6093         }
6094
6095         if (!idx && !t->count)
6096                 seq_puts(seq, "No data\n");
6097
6098         return 0;
6099 }
6100
6101 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6102 {
6103 }
6104
6105 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6106 {
6107         struct loc_track *t = seq->private;
6108
6109         t->idx = ++(*ppos);
6110         if (*ppos <= t->count)
6111                 return ppos;
6112
6113         return NULL;
6114 }
6115
6116 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6117 {
6118         struct loc_track *t = seq->private;
6119
6120         t->idx = *ppos;
6121         return ppos;
6122 }
6123
6124 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6125         .start  = slab_debugfs_start,
6126         .next   = slab_debugfs_next,
6127         .stop   = slab_debugfs_stop,
6128         .show   = slab_debugfs_show,
6129 };
6130
6131 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6132 {
6133
6134         struct kmem_cache_node *n;
6135         enum track_item alloc;
6136         int node;
6137         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6138                                                 sizeof(struct loc_track));
6139         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6140         unsigned long *obj_map;
6141
6142         if (!t)
6143                 return -ENOMEM;
6144
6145         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6146         if (!obj_map) {
6147                 seq_release_private(inode, filep);
6148                 return -ENOMEM;
6149         }
6150
6151         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6152                 alloc = TRACK_ALLOC;
6153         else
6154                 alloc = TRACK_FREE;
6155
6156         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6157                 bitmap_free(obj_map);
6158                 seq_release_private(inode, filep);
6159                 return -ENOMEM;
6160         }
6161
6162         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6163                 unsigned long flags;
6164                 struct page *page;
6165
6166                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6167                         continue;
6168
6169                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6170                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
6171                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6172                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
6173                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6174                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6175         }
6176
6177         bitmap_free(obj_map);
6178         return 0;
6179 }
6180
6181 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6182 {
6183         struct seq_file *seq = file->private_data;
6184         struct loc_track *t = seq->private;
6185
6186         free_loc_track(t);
6187         return seq_release_private(inode, file);
6188 }
6189
6190 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6191         .open    = slab_debug_trace_open,
6192         .read    = seq_read,
6193         .llseek  = seq_lseek,
6194         .release = slab_debug_trace_release,
6195 };
6196
6197 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6198 {
6199         struct dentry *slab_cache_dir;
6200
6201         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6202                 return;
6203
6204         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6205
6206         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6207                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6208
6209         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6210                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6211 }
6212
6213 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6214 {
6215         debugfs_remove_recursive(debugfs_lookup(s->name, slab_debugfs_root));
6216 }
6217
6218 static int __init slab_debugfs_init(void)
6219 {
6220         struct kmem_cache *s;
6221
6222         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6223
6224         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6225                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6226                         debugfs_slab_add(s);
6227
6228         return 0;
6229
6230 }
6231 __initcall(slab_debugfs_init);
6232 #endif
6233 /*
6234  * The /proc/slabinfo ABI
6235  */
6236 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6237 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6238 {
6239         unsigned long nr_slabs = 0;
6240         unsigned long nr_objs = 0;
6241         unsigned long nr_free = 0;
6242         int node;
6243         struct kmem_cache_node *n;
6244
6245         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6246                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6247                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6248                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6249         }
6250
6251         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6252         sinfo->num_objs = nr_objs;
6253         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6254         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6255         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6256         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6257 }
6258
6259 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6260 {
6261 }
6262
6263 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6264                        size_t count, loff_t *ppos)
6265 {
6266         return -EIO;
6267 }
6268 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */