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