0c8b43a5b3b0339820c891cb9cde893387e03b13
[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 operatios
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/bitops.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include "slab.h"
21 #include <linux/proc_fs.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/cpu.h>
25 #include <linux/cpuset.h>
26 #include <linux/mempolicy.h>
27 #include <linux/ctype.h>
28 #include <linux/debugobjects.h>
29 #include <linux/kallsyms.h>
30 #include <linux/memory.h>
31 #include <linux/math64.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/stacktrace.h>
34 #include <linux/prefetch.h>
35 #include <linux/memcontrol.h>
36 #include <linux/random.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
55  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
56  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
57  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
58  *      D. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
62  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
63  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
64  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
65  *   page's freelist.
66  *
67  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
68  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
69  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
70  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
71  *   modified without taking the list lock).
72  *
73  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
74  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
75  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
76  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
77  *   the list lock.
78  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
79  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
80  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
81  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
82  *
83  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
84  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
85  *
86  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
87  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
88  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
89  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
90  * cannot scan all objects.
91  *
92  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
93  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
94  * fast frees and allocs.
95  *
96  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
97  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
98  *                      such as satisfying allocations for a specific
99  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
100  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
101  *                      list operations. It is up to the processor holding
102  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
103  *                      when the slab is no longer needed.
104  *
105  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
106  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
107  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
108  *                      freelist that allows lockless access to
109  *                      free objects in addition to the regular freelist
110  *                      that requires the slab lock.
111  *
112  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
113  *                      options set. This moves slab handling out of
114  *                      the fast path and disables lockless freelists.
115  */
116
117 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
118 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
119 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
120 #else
121 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
122 #endif
123 #endif
124
125 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
126 {
127         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
128 }
129
130 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
131 {
132         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
133                 p += s->red_left_pad;
134
135         return p;
136 }
137
138 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
139 {
140 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
141         return !kmem_cache_debug(s);
142 #else
143         return false;
144 #endif
145 }
146
147 /*
148  * Issues still to be resolved:
149  *
150  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
151  *
152  * - Variable sizing of the per node arrays
153  */
154
155 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
156 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
157
158 /* Enable to log cmpxchg failures */
159 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
160
161 /*
162  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
163  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
164  */
165 #define MIN_PARTIAL 5
166
167 /*
168  * Maximum number of desirable partial slabs.
169  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
170  * sort the partial list by the number of objects in use.
171  */
172 #define MAX_PARTIAL 10
173
174 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
175                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
176
177 /*
178  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
179  * issues when checking or reading debug information
180  */
181 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
182                                 SLAB_TRACE)
183
184
185 /*
186  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
187  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
188  * metadata.
189  */
190 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
191
192 #define OO_SHIFT        16
193 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
194 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
195
196 /* Internal SLUB flags */
197 /* Poison object */
198 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
199 /* Use cmpxchg_double */
200 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
201
202 /*
203  * Tracking user of a slab.
204  */
205 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
206 struct track {
207         unsigned long addr;     /* Called from address */
208 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
209         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
210 #endif
211         int cpu;                /* Was running on cpu */
212         int pid;                /* Pid context */
213         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
214 };
215
216 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
217
218 #ifdef CONFIG_SYSFS
219 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
220 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
221 #else
222 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
223 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
224                                                         { return 0; }
225 #endif
226
227 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
228 {
229 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
230         /*
231          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
232          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
233          */
234         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
235 #endif
236 }
237
238 /********************************************************************
239  *                      Core slab cache functions
240  *******************************************************************/
241
242 /*
243  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
244  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
245  * random number.
246  */
247 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
248                                  unsigned long ptr_addr)
249 {
250 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
251         /*
252          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
253          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
254          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
255          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
256          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
257          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
258          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
259          * freepointer to be restored incorrectly.
260          */
261         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
262                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
263 #else
264         return ptr;
265 #endif
266 }
267
268 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
269 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
270                                          void *ptr_addr)
271 {
272         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
273                             (unsigned long)ptr_addr);
274 }
275
276 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
277 {
278         object = kasan_reset_tag(object);
279         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
280 }
281
282 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
283 {
284         prefetch(object + s->offset);
285 }
286
287 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
288 {
289         unsigned long freepointer_addr;
290         void *p;
291
292         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
293                 return get_freepointer(s, object);
294
295         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
296         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
297         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
298 }
299
300 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
301 {
302         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
303
304 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
305         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
306 #endif
307
308         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
309         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
310 }
311
312 /* Loop over all objects in a slab */
313 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
314         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
315                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
316                 __p += (__s)->size)
317
318 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
319 {
320         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
321 }
322
323 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
324                 unsigned int size)
325 {
326         struct kmem_cache_order_objects x = {
327                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
328         };
329
330         return x;
331 }
332
333 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
334 {
335         return x.x >> OO_SHIFT;
336 }
337
338 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
339 {
340         return x.x & OO_MASK;
341 }
342
343 /*
344  * Per slab locking using the pagelock
345  */
346 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
347 {
348         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
349         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
350 }
351
352 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
353 {
354         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
355         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
356 }
357
358 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
359 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
360                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
361                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
362                 const char *n)
363 {
364         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
365 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
366     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
367         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
368                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
369                                    freelist_old, counters_old,
370                                    freelist_new, counters_new))
371                         return true;
372         } else
373 #endif
374         {
375                 slab_lock(page);
376                 if (page->freelist == freelist_old &&
377                                         page->counters == counters_old) {
378                         page->freelist = freelist_new;
379                         page->counters = counters_new;
380                         slab_unlock(page);
381                         return true;
382                 }
383                 slab_unlock(page);
384         }
385
386         cpu_relax();
387         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
388
389 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
390         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
391 #endif
392
393         return false;
394 }
395
396 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
397                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
398                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
399                 const char *n)
400 {
401 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
402     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
403         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
404                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
405                                    freelist_old, counters_old,
406                                    freelist_new, counters_new))
407                         return true;
408         } else
409 #endif
410         {
411                 unsigned long flags;
412
413                 local_irq_save(flags);
414                 slab_lock(page);
415                 if (page->freelist == freelist_old &&
416                                         page->counters == counters_old) {
417                         page->freelist = freelist_new;
418                         page->counters = counters_new;
419                         slab_unlock(page);
420                         local_irq_restore(flags);
421                         return true;
422                 }
423                 slab_unlock(page);
424                 local_irq_restore(flags);
425         }
426
427         cpu_relax();
428         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
429
430 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
431         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
432 #endif
433
434         return false;
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
438 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
439 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
440
441 /*
442  * Determine a map of object in use on a page.
443  *
444  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
445  * not vanish from under us.
446  */
447 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
448         __acquires(&object_map_lock)
449 {
450         void *p;
451         void *addr = page_address(page);
452
453         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
454
455         spin_lock(&object_map_lock);
456
457         bitmap_zero(object_map, page->objects);
458
459         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
460                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map);
461
462         return object_map;
463 }
464
465 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
466 {
467         VM_BUG_ON(map != object_map);
468         spin_unlock(&object_map_lock);
469 }
470
471 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
472 {
473         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
474                 return s->size - s->red_left_pad;
475
476         return s->size;
477 }
478
479 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
480 {
481         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
482                 p -= s->red_left_pad;
483
484         return p;
485 }
486
487 /*
488  * Debug settings:
489  */
490 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
491 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
492 #else
493 static slab_flags_t slub_debug;
494 #endif
495
496 static char *slub_debug_string;
497 static int disable_higher_order_debug;
498
499 /*
500  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
501  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
502  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
503  * to tell kasan that these accesses are OK.
504  */
505 static inline void metadata_access_enable(void)
506 {
507         kasan_disable_current();
508 }
509
510 static inline void metadata_access_disable(void)
511 {
512         kasan_enable_current();
513 }
514
515 /*
516  * Object debugging
517  */
518
519 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
520 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
521                                 struct page *page, void *object)
522 {
523         void *base;
524
525         if (!object)
526                 return 1;
527
528         base = page_address(page);
529         object = kasan_reset_tag(object);
530         object = restore_red_left(s, object);
531         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
532                 (object - base) % s->size) {
533                 return 0;
534         }
535
536         return 1;
537 }
538
539 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
540                           unsigned int length)
541 {
542         metadata_access_enable();
543         print_hex_dump(level, kasan_reset_tag(text), DUMP_PREFIX_ADDRESS,
544                         16, 1, addr, length, 1);
545         metadata_access_disable();
546 }
547
548 /*
549  * See comment in calculate_sizes().
550  */
551 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
552 {
553         return s->offset >= s->inuse;
554 }
555
556 /*
557  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
558  * not overlapping with object.
559  */
560 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
561 {
562         if (freeptr_outside_object(s))
563                 return s->inuse + sizeof(void *);
564         else
565                 return s->inuse;
566 }
567
568 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
569         enum track_item alloc)
570 {
571         struct track *p;
572
573         p = object + get_info_end(s);
574
575         return kasan_reset_tag(p + alloc);
576 }
577
578 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
579                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
580 {
581         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
582
583         if (addr) {
584 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
585                 unsigned int nr_entries;
586
587                 metadata_access_enable();
588                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
589                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
590                 metadata_access_disable();
591
592                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
593                         p->addrs[nr_entries] = 0;
594 #endif
595                 p->addr = addr;
596                 p->cpu = smp_processor_id();
597                 p->pid = current->pid;
598                 p->when = jiffies;
599         } else {
600                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
601         }
602 }
603
604 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
605 {
606         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
607                 return;
608
609         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
610         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
611 }
612
613 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
614 {
615         if (!t->addr)
616                 return;
617
618         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
619                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
620 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
621         {
622                 int i;
623                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
624                         if (t->addrs[i])
625                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
626                         else
627                                 break;
628         }
629 #endif
630 }
631
632 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
633 {
634         unsigned long pr_time = jiffies;
635         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
636                 return;
637
638         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
639         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
640 }
641
642 static void print_page_info(struct page *page)
643 {
644         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
645                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
646
647 }
648
649 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
650 {
651         struct va_format vaf;
652         va_list args;
653
654         va_start(args, fmt);
655         vaf.fmt = fmt;
656         vaf.va = &args;
657         pr_err("=============================================================================\n");
658         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
659         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
660
661         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
662         va_end(args);
663 }
664
665 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
666 {
667         struct va_format vaf;
668         va_list args;
669
670         va_start(args, fmt);
671         vaf.fmt = fmt;
672         vaf.va = &args;
673         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
674         va_end(args);
675 }
676
677 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
678                                void **freelist, void *nextfree)
679 {
680         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
681             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
682                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
683                 *freelist = NULL;
684                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
685                 return true;
686         }
687
688         return false;
689 }
690
691 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
692 {
693         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
694         u8 *addr = page_address(page);
695
696         print_tracking(s, p);
697
698         print_page_info(page);
699
700         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
701                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
702
703         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
704                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p - s->red_left_pad,
705                               s->red_left_pad);
706         else if (p > addr + 16)
707                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
708
709         print_section(KERN_ERR, "Object ", p,
710                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
711         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
712                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p + s->object_size,
713                         s->inuse - s->object_size);
714
715         off = get_info_end(s);
716
717         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
718                 off += 2 * sizeof(struct track);
719
720         off += kasan_metadata_size(s);
721
722         if (off != size_from_object(s))
723                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
724                 print_section(KERN_ERR, "Padding ", p + off,
725                               size_from_object(s) - off);
726
727         dump_stack();
728 }
729
730 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
731                         u8 *object, char *reason)
732 {
733         slab_bug(s, "%s", reason);
734         print_trailer(s, page, object);
735 }
736
737 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
738                         const char *fmt, ...)
739 {
740         va_list args;
741         char buf[100];
742
743         va_start(args, fmt);
744         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
745         va_end(args);
746         slab_bug(s, "%s", buf);
747         print_page_info(page);
748         dump_stack();
749 }
750
751 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
752 {
753         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
754
755         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
756                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
757
758         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
759                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
760                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
761         }
762
763         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
764                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
765 }
766
767 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
768                                                 void *from, void *to)
769 {
770         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
771         memset(from, data, to - from);
772 }
773
774 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
775                         u8 *object, char *what,
776                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
777 {
778         u8 *fault;
779         u8 *end;
780         u8 *addr = page_address(page);
781
782         metadata_access_enable();
783         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
784         metadata_access_disable();
785         if (!fault)
786                 return 1;
787
788         end = start + bytes;
789         while (end > fault && end[-1] == value)
790                 end--;
791
792         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
793         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
794                                         fault, end - 1, fault - addr,
795                                         fault[0], value);
796         print_trailer(s, page, object);
797
798         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
799         return 0;
800 }
801
802 /*
803  * Object layout:
804  *
805  * object address
806  *      Bytes of the object to be managed.
807  *      If the freepointer may overlay the object then the free
808  *      pointer is at the middle of the object.
809  *
810  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
811  *      0xa5 (POISON_END)
812  *
813  * object + s->object_size
814  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
815  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
816  *      object_size == inuse.
817  *
818  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
819  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
820  *
821  * object + s->inuse
822  *      Meta data starts here.
823  *
824  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
825  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
826  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
827  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
828  *              before the word boundary.
829  *
830  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
831  *
832  * object + s->size
833  *      Nothing is used beyond s->size.
834  *
835  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
836  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
837  * may be used with merged slabcaches.
838  */
839
840 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
841 {
842         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
843
844         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
845                 /* We also have user information there */
846                 off += 2 * sizeof(struct track);
847
848         off += kasan_metadata_size(s);
849
850         if (size_from_object(s) == off)
851                 return 1;
852
853         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
854                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
855 }
856
857 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
858 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
859 {
860         u8 *start;
861         u8 *fault;
862         u8 *end;
863         u8 *pad;
864         int length;
865         int remainder;
866
867         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
868                 return 1;
869
870         start = page_address(page);
871         length = page_size(page);
872         end = start + length;
873         remainder = length % s->size;
874         if (!remainder)
875                 return 1;
876
877         pad = end - remainder;
878         metadata_access_enable();
879         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
880         metadata_access_disable();
881         if (!fault)
882                 return 1;
883         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
884                 end--;
885
886         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
887                         fault, end - 1, fault - start);
888         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
889
890         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
891         return 0;
892 }
893
894 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
895                                         void *object, u8 val)
896 {
897         u8 *p = object;
898         u8 *endobject = object + s->object_size;
899
900         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
901                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
902                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
903                         return 0;
904
905                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
906                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
907                         return 0;
908         } else {
909                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
910                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
911                                 endobject, POISON_INUSE,
912                                 s->inuse - s->object_size);
913                 }
914         }
915
916         if (s->flags & SLAB_POISON) {
917                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
918                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
919                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
920                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
921                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
922                         return 0;
923                 /*
924                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
925                  */
926                 check_pad_bytes(s, page, p);
927         }
928
929         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
930                 /*
931                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
932                  * freepointer while object is allocated.
933                  */
934                 return 1;
935
936         /* Check free pointer validity */
937         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
938                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
939                 /*
940                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
941                  * of the free objects in this slab. May cause
942                  * another error because the object count is now wrong.
943                  */
944                 set_freepointer(s, p, NULL);
945                 return 0;
946         }
947         return 1;
948 }
949
950 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
951 {
952         int maxobj;
953
954         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
955
956         if (!PageSlab(page)) {
957                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
958                 return 0;
959         }
960
961         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
962         if (page->objects > maxobj) {
963                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
964                         page->objects, maxobj);
965                 return 0;
966         }
967         if (page->inuse > page->objects) {
968                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
969                         page->inuse, page->objects);
970                 return 0;
971         }
972         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
973         slab_pad_check(s, page);
974         return 1;
975 }
976
977 /*
978  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
979  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
980  */
981 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
982 {
983         int nr = 0;
984         void *fp;
985         void *object = NULL;
986         int max_objects;
987
988         fp = page->freelist;
989         while (fp && nr <= page->objects) {
990                 if (fp == search)
991                         return 1;
992                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
993                         if (object) {
994                                 object_err(s, page, object,
995                                         "Freechain corrupt");
996                                 set_freepointer(s, object, NULL);
997                         } else {
998                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
999                                 page->freelist = NULL;
1000                                 page->inuse = page->objects;
1001                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1002                                 return 0;
1003                         }
1004                         break;
1005                 }
1006                 object = fp;
1007                 fp = get_freepointer(s, object);
1008                 nr++;
1009         }
1010
1011         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1012         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1013                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1014
1015         if (page->objects != max_objects) {
1016                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1017                          page->objects, max_objects);
1018                 page->objects = max_objects;
1019                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
1020         }
1021         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1022                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1023                          page->inuse, page->objects - nr);
1024                 page->inuse = page->objects - nr;
1025                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
1026         }
1027         return search == NULL;
1028 }
1029
1030 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1031                                                                 int alloc)
1032 {
1033         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1034                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1035                         s->name,
1036                         alloc ? "alloc" : "free",
1037                         object, page->inuse,
1038                         page->freelist);
1039
1040                 if (!alloc)
1041                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1042                                         s->object_size);
1043
1044                 dump_stack();
1045         }
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1050  */
1051 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1052         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1053 {
1054         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1055                 return;
1056
1057         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1058         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1059 }
1060
1061 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1062 {
1063         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1064                 return;
1065
1066         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1067         list_del(&page->slab_list);
1068 }
1069
1070 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1071 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1072 {
1073         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1074
1075         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1076 }
1077
1078 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1079 {
1080         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1081 }
1082
1083 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1084 {
1085         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1086
1087         /*
1088          * May be called early in order to allocate a slab for the
1089          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1090          * dilemma by deferring the increment of the count during
1091          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1092          */
1093         if (likely(n)) {
1094                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1095                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1096         }
1097 }
1098 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1099 {
1100         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1101
1102         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1103         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1104 }
1105
1106 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1107 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1108                                                                 void *object)
1109 {
1110         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1111                 return;
1112
1113         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1114         init_tracking(s, object);
1115 }
1116
1117 static
1118 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1119 {
1120         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1121                 return;
1122
1123         metadata_access_enable();
1124         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1125         metadata_access_disable();
1126 }
1127
1128 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1129                                         struct page *page, void *object)
1130 {
1131         if (!check_slab(s, page))
1132                 return 0;
1133
1134         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1135                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1136                 return 0;
1137         }
1138
1139         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1140                 return 0;
1141
1142         return 1;
1143 }
1144
1145 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1146                                         struct page *page,
1147                                         void *object, unsigned long addr)
1148 {
1149         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1150                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1151                         goto bad;
1152         }
1153
1154         /* Success perform special debug activities for allocs */
1155         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1156                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1157         trace(s, page, object, 1);
1158         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1159         return 1;
1160
1161 bad:
1162         if (PageSlab(page)) {
1163                 /*
1164                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1165                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1166                  * as used avoids touching the remaining objects.
1167                  */
1168                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1169                 page->inuse = page->objects;
1170                 page->freelist = NULL;
1171         }
1172         return 0;
1173 }
1174
1175 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1176                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1177 {
1178         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1179                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1180                 return 0;
1181         }
1182
1183         if (on_freelist(s, page, object)) {
1184                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1185                 return 0;
1186         }
1187
1188         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1189                 return 0;
1190
1191         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1192                 if (!PageSlab(page)) {
1193                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1194                                  object);
1195                 } else if (!page->slab_cache) {
1196                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1197                                object);
1198                         dump_stack();
1199                 } else
1200                         object_err(s, page, object,
1201                                         "page slab pointer corrupt.");
1202                 return 0;
1203         }
1204         return 1;
1205 }
1206
1207 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1208 static noinline int free_debug_processing(
1209         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1210         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1211         unsigned long addr)
1212 {
1213         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1214         void *object = head;
1215         int cnt = 0;
1216         unsigned long flags;
1217         int ret = 0;
1218
1219         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1220         slab_lock(page);
1221
1222         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1223                 if (!check_slab(s, page))
1224                         goto out;
1225         }
1226
1227 next_object:
1228         cnt++;
1229
1230         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1231                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1232                         goto out;
1233         }
1234
1235         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1236                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1237         trace(s, page, object, 0);
1238         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1239         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1240
1241         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1242         if (object != tail) {
1243                 object = get_freepointer(s, object);
1244                 goto next_object;
1245         }
1246         ret = 1;
1247
1248 out:
1249         if (cnt != bulk_cnt)
1250                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1251                          bulk_cnt, cnt);
1252
1253         slab_unlock(page);
1254         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1255         if (!ret)
1256                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1257         return ret;
1258 }
1259
1260 /*
1261  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1262  *
1263  * @str:    start of block
1264  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1265  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1266  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1267  *
1268  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1269  */
1270 static char *
1271 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1272 {
1273         bool higher_order_disable = false;
1274
1275         /* Skip any completely empty blocks */
1276         while (*str && *str == ';')
1277                 str++;
1278
1279         if (*str == ',') {
1280                 /*
1281                  * No options but restriction on slabs. This means full
1282                  * debugging for slabs matching a pattern.
1283                  */
1284                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1285                 goto check_slabs;
1286         }
1287         *flags = 0;
1288
1289         /* Determine which debug features should be switched on */
1290         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1291                 switch (tolower(*str)) {
1292                 case '-':
1293                         *flags = 0;
1294                         break;
1295                 case 'f':
1296                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1297                         break;
1298                 case 'z':
1299                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1300                         break;
1301                 case 'p':
1302                         *flags |= SLAB_POISON;
1303                         break;
1304                 case 'u':
1305                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1306                         break;
1307                 case 't':
1308                         *flags |= SLAB_TRACE;
1309                         break;
1310                 case 'a':
1311                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1312                         break;
1313                 case 'o':
1314                         /*
1315                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1316                          * order would increase as a result.
1317                          */
1318                         higher_order_disable = true;
1319                         break;
1320                 default:
1321                         if (init)
1322                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1323                 }
1324         }
1325 check_slabs:
1326         if (*str == ',')
1327                 *slabs = ++str;
1328         else
1329                 *slabs = NULL;
1330
1331         /* Skip over the slab list */
1332         while (*str && *str != ';')
1333                 str++;
1334
1335         /* Skip any completely empty blocks */
1336         while (*str && *str == ';')
1337                 str++;
1338
1339         if (init && higher_order_disable)
1340                 disable_higher_order_debug = 1;
1341
1342         if (*str)
1343                 return str;
1344         else
1345                 return NULL;
1346 }
1347
1348 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1349 {
1350         slab_flags_t flags;
1351         char *saved_str;
1352         char *slab_list;
1353         bool global_slub_debug_changed = false;
1354         bool slab_list_specified = false;
1355
1356         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1357         if (*str++ != '=' || !*str)
1358                 /*
1359                  * No options specified. Switch on full debugging.
1360                  */
1361                 goto out;
1362
1363         saved_str = str;
1364         while (str) {
1365                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1366
1367                 if (!slab_list) {
1368                         slub_debug = flags;
1369                         global_slub_debug_changed = true;
1370                 } else {
1371                         slab_list_specified = true;
1372                 }
1373         }
1374
1375         /*
1376          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1377          * slabs means debugging is only enabled for those slabs, so the global
1378          * slub_debug should be 0. We can extended that to multiple lists as
1379          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1380          */
1381         if (slab_list_specified) {
1382                 if (!global_slub_debug_changed)
1383                         slub_debug = 0;
1384                 slub_debug_string = saved_str;
1385         }
1386 out:
1387         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1388                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1389         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1390              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1391             (slub_debug & SLAB_POISON))
1392                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1393         return 1;
1394 }
1395
1396 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1397
1398 /*
1399  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1400  * @object_size:        the size of an object without meta data
1401  * @flags:              flags to set
1402  * @name:               name of the cache
1403  * @ctor:               constructor function
1404  *
1405  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1406  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1407  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1408  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1409  */
1410 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1411         slab_flags_t flags, const char *name,
1412         void (*ctor)(void *))
1413 {
1414         char *iter;
1415         size_t len;
1416         char *next_block;
1417         slab_flags_t block_flags;
1418
1419         len = strlen(name);
1420         next_block = slub_debug_string;
1421         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1422         while (next_block) {
1423                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1424                 if (!iter)
1425                         continue;
1426                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1427                 while (*iter) {
1428                         char *end, *glob;
1429                         size_t cmplen;
1430
1431                         end = strchrnul(iter, ',');
1432                         if (next_block && next_block < end)
1433                                 end = next_block - 1;
1434
1435                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1436                         if (glob)
1437                                 cmplen = glob - iter;
1438                         else
1439                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1440
1441                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1442                                 flags |= block_flags;
1443                                 return flags;
1444                         }
1445
1446                         if (!*end || *end == ';')
1447                                 break;
1448                         iter = end + 1;
1449                 }
1450         }
1451
1452         return flags | slub_debug;
1453 }
1454 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1455 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1456                         struct page *page, void *object) {}
1457 static inline
1458 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1459
1460 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1461         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1462
1463 static inline int free_debug_processing(
1464         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1465         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1466         unsigned long addr) { return 0; }
1467
1468 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1469                         { return 1; }
1470 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1471                         void *object, u8 val) { return 1; }
1472 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1473                                         struct page *page) {}
1474 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1475                                         struct page *page) {}
1476 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1477         slab_flags_t flags, const char *name,
1478         void (*ctor)(void *))
1479 {
1480         return flags;
1481 }
1482 #define slub_debug 0
1483
1484 #define disable_higher_order_debug 0
1485
1486 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1487                                                         { return 0; }
1488 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1489                                                         { return 0; }
1490 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1491                                                         int objects) {}
1492 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1493                                                         int objects) {}
1494
1495 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1496                                void **freelist, void *nextfree)
1497 {
1498         return false;
1499 }
1500 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1501
1502 /*
1503  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1504  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1505  */
1506 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1507 {
1508         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1509         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1510         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1511         return ptr;
1512 }
1513
1514 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1515 {
1516         kmemleak_free(x);
1517         kasan_kfree_large(x, _RET_IP_);
1518 }
1519
1520 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1521 {
1522         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1523
1524         /*
1525          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1526          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1527          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1528          */
1529 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1530         {
1531                 unsigned long flags;
1532
1533                 local_irq_save(flags);
1534                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1535                 local_irq_restore(flags);
1536         }
1537 #endif
1538         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1539                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1540
1541         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1542         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1543                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1544                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1545
1546         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse */
1547         return kasan_slab_free(s, x, _RET_IP_);
1548 }
1549
1550 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1551                                            void **head, void **tail)
1552 {
1553
1554         void *object;
1555         void *next = *head;
1556         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1557         int rsize;
1558
1559         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1560         *head = NULL;
1561         *tail = NULL;
1562
1563         do {
1564                 object = next;
1565                 next = get_freepointer(s, object);
1566
1567                 if (slab_want_init_on_free(s)) {
1568                         /*
1569                          * Clear the object and the metadata, but don't touch
1570                          * the redzone.
1571                          */
1572                         memset(kasan_reset_tag(object), 0, s->object_size);
1573                         rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad
1574                                                            : 0;
1575                         memset((char *)kasan_reset_tag(object) + s->inuse, 0,
1576                                s->size - s->inuse - rsize);
1577
1578                 }
1579                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1580                 if (!slab_free_hook(s, object)) {
1581                         /* Move object to the new freelist */
1582                         set_freepointer(s, object, *head);
1583                         *head = object;
1584                         if (!*tail)
1585                                 *tail = object;
1586                 }
1587         } while (object != old_tail);
1588
1589         if (*head == *tail)
1590                 *tail = NULL;
1591
1592         return *head != NULL;
1593 }
1594
1595 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1596                                 void *object)
1597 {
1598         setup_object_debug(s, page, object);
1599         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1600         if (unlikely(s->ctor)) {
1601                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1602                 s->ctor(object);
1603                 kasan_poison_object_data(s, object);
1604         }
1605         return object;
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Slab allocation and freeing
1610  */
1611 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1612                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1613 {
1614         struct page *page;
1615         unsigned int order = oo_order(oo);
1616
1617         if (node == NUMA_NO_NODE)
1618                 page = alloc_pages(flags, order);
1619         else
1620                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1621
1622         if (page)
1623                 account_slab_page(page, order, s);
1624
1625         return page;
1626 }
1627
1628 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1629 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1630 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1631 {
1632         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1633         int err;
1634
1635         /* Bailout if already initialised */
1636         if (s->random_seq)
1637                 return 0;
1638
1639         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1640         if (err) {
1641                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1642                         s->name);
1643                 return err;
1644         }
1645
1646         /* Transform to an offset on the set of pages */
1647         if (s->random_seq) {
1648                 unsigned int i;
1649
1650                 for (i = 0; i < count; i++)
1651                         s->random_seq[i] *= s->size;
1652         }
1653         return 0;
1654 }
1655
1656 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1657 static void __init init_freelist_randomization(void)
1658 {
1659         struct kmem_cache *s;
1660
1661         mutex_lock(&slab_mutex);
1662
1663         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1664                 init_cache_random_seq(s);
1665
1666         mutex_unlock(&slab_mutex);
1667 }
1668
1669 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1670 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1671                                 unsigned long *pos, void *start,
1672                                 unsigned long page_limit,
1673                                 unsigned long freelist_count)
1674 {
1675         unsigned int idx;
1676
1677         /*
1678          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1679          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1680          */
1681         do {
1682                 idx = s->random_seq[*pos];
1683                 *pos += 1;
1684                 if (*pos >= freelist_count)
1685                         *pos = 0;
1686         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1687
1688         return (char *)start + idx;
1689 }
1690
1691 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1692 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1693 {
1694         void *start;
1695         void *cur;
1696         void *next;
1697         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1698
1699         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1700                 return false;
1701
1702         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1703         pos = get_random_int() % freelist_count;
1704
1705         page_limit = page->objects * s->size;
1706         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1707
1708         /* First entry is used as the base of the freelist */
1709         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1710                                 freelist_count);
1711         cur = setup_object(s, page, cur);
1712         page->freelist = cur;
1713
1714         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1715                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1716                         freelist_count);
1717                 next = setup_object(s, page, next);
1718                 set_freepointer(s, cur, next);
1719                 cur = next;
1720         }
1721         set_freepointer(s, cur, NULL);
1722
1723         return true;
1724 }
1725 #else
1726 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1727 {
1728         return 0;
1729 }
1730 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1731 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1732 {
1733         return false;
1734 }
1735 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1736
1737 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1738 {
1739         struct page *page;
1740         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1741         gfp_t alloc_gfp;
1742         void *start, *p, *next;
1743         int idx;
1744         bool shuffle;
1745
1746         flags &= gfp_allowed_mask;
1747
1748         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1749                 local_irq_enable();
1750
1751         flags |= s->allocflags;
1752
1753         /*
1754          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1755          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1756          */
1757         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1758         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1759                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1760
1761         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1762         if (unlikely(!page)) {
1763                 oo = s->min;
1764                 alloc_gfp = flags;
1765                 /*
1766                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1767                  * Try a lower order alloc if possible
1768                  */
1769                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1770                 if (unlikely(!page))
1771                         goto out;
1772                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1773         }
1774
1775         page->objects = oo_objects(oo);
1776
1777         page->slab_cache = s;
1778         __SetPageSlab(page);
1779         if (page_is_pfmemalloc(page))
1780                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1781
1782         kasan_poison_slab(page);
1783
1784         start = page_address(page);
1785
1786         setup_page_debug(s, page, start);
1787
1788         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1789
1790         if (!shuffle) {
1791                 start = fixup_red_left(s, start);
1792                 start = setup_object(s, page, start);
1793                 page->freelist = start;
1794                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1795                         next = p + s->size;
1796                         next = setup_object(s, page, next);
1797                         set_freepointer(s, p, next);
1798                         p = next;
1799                 }
1800                 set_freepointer(s, p, NULL);
1801         }
1802
1803         page->inuse = page->objects;
1804         page->frozen = 1;
1805
1806 out:
1807         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1808                 local_irq_disable();
1809         if (!page)
1810                 return NULL;
1811
1812         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1813
1814         return page;
1815 }
1816
1817 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1818 {
1819         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1820                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1821
1822         return allocate_slab(s,
1823                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1824 }
1825
1826 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1827 {
1828         int order = compound_order(page);
1829         int pages = 1 << order;
1830
1831         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1832                 void *p;
1833
1834                 slab_pad_check(s, page);
1835                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1836                                                 page->objects)
1837                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1838         }
1839
1840         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1841         __ClearPageSlab(page);
1842         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1843         page->slab_cache = NULL;
1844         if (current->reclaim_state)
1845                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1846         unaccount_slab_page(page, order, s);
1847         __free_pages(page, order);
1848 }
1849
1850 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1851 {
1852         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
1853
1854         __free_slab(page->slab_cache, page);
1855 }
1856
1857 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1858 {
1859         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
1860                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
1861         } else
1862                 __free_slab(s, page);
1863 }
1864
1865 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1866 {
1867         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1868         free_slab(s, page);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Management of partially allocated slabs.
1873  */
1874 static inline void
1875 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1876 {
1877         n->nr_partial++;
1878         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1879                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
1880         else
1881                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
1882 }
1883
1884 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1885                                 struct page *page, int tail)
1886 {
1887         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1888         __add_partial(n, page, tail);
1889 }
1890
1891 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1892                                         struct page *page)
1893 {
1894         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1895         list_del(&page->slab_list);
1896         n->nr_partial--;
1897 }
1898
1899 /*
1900  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1901  * return the pointer to the freelist.
1902  *
1903  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1904  */
1905 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1906                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1907                 int mode, int *objects)
1908 {
1909         void *freelist;
1910         unsigned long counters;
1911         struct page new;
1912
1913         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1914
1915         /*
1916          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1917          * The old freelist is the list of objects for the
1918          * per cpu allocation list.
1919          */
1920         freelist = page->freelist;
1921         counters = page->counters;
1922         new.counters = counters;
1923         *objects = new.objects - new.inuse;
1924         if (mode) {
1925                 new.inuse = page->objects;
1926                 new.freelist = NULL;
1927         } else {
1928                 new.freelist = freelist;
1929         }
1930
1931         VM_BUG_ON(new.frozen);
1932         new.frozen = 1;
1933
1934         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1935                         freelist, counters,
1936                         new.freelist, new.counters,
1937                         "acquire_slab"))
1938                 return NULL;
1939
1940         remove_partial(n, page);
1941         WARN_ON(!freelist);
1942         return freelist;
1943 }
1944
1945 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1946 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1947
1948 /*
1949  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1950  */
1951 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1952                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1953 {
1954         struct page *page, *page2;
1955         void *object = NULL;
1956         unsigned int available = 0;
1957         int objects;
1958
1959         /*
1960          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1961          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1962          * partial slab and there is none available then get_partial()
1963          * will return NULL.
1964          */
1965         if (!n || !n->nr_partial)
1966                 return NULL;
1967
1968         spin_lock(&n->list_lock);
1969         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
1970                 void *t;
1971
1972                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1973                         continue;
1974
1975                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1976                 if (!t)
1977                         break;
1978
1979                 available += objects;
1980                 if (!object) {
1981                         c->page = page;
1982                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1983                         object = t;
1984                 } else {
1985                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1986                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1987                 }
1988                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1989                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
1990                         break;
1991
1992         }
1993         spin_unlock(&n->list_lock);
1994         return object;
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1999  */
2000 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2001                 struct kmem_cache_cpu *c)
2002 {
2003 #ifdef CONFIG_NUMA
2004         struct zonelist *zonelist;
2005         struct zoneref *z;
2006         struct zone *zone;
2007         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2008         void *object;
2009         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2010
2011         /*
2012          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2013          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2014          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2015          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2016          *
2017          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2018          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2019          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2020          * from other nodes and filled up.
2021          *
2022          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2023          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2024          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2025          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2026          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2027          * with available objects.
2028          */
2029         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2030                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2031                 return NULL;
2032
2033         do {
2034                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2035                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2036                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2037                         struct kmem_cache_node *n;
2038
2039                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2040
2041                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2042                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2043                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
2044                                 if (object) {
2045                                         /*
2046                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2047                                          * here - if mems_allowed was updated in
2048                                          * parallel, that was a harmless race
2049                                          * between allocation and the cpuset
2050                                          * update
2051                                          */
2052                                         return object;
2053                                 }
2054                         }
2055                 }
2056         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2057 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2058         return NULL;
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Get a partial page, lock it and return it.
2063  */
2064 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2065                 struct kmem_cache_cpu *c)
2066 {
2067         void *object;
2068         int searchnode = node;
2069
2070         if (node == NUMA_NO_NODE)
2071                 searchnode = numa_mem_id();
2072
2073         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
2074         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2075                 return object;
2076
2077         return get_any_partial(s, flags, c);
2078 }
2079
2080 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2081 /*
2082  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2083  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2084  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2085  */
2086 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2087 #else
2088 /*
2089  * No preemption supported therefore also no need to check for
2090  * different cpus.
2091  */
2092 #define TID_STEP 1
2093 #endif
2094
2095 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2096 {
2097         return tid + TID_STEP;
2098 }
2099
2100 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2101 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2102 {
2103         return tid % TID_STEP;
2104 }
2105
2106 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2107 {
2108         return tid / TID_STEP;
2109 }
2110 #endif
2111
2112 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2113 {
2114         return cpu;
2115 }
2116
2117 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2118                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2119 {
2120 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2121         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2122
2123         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2124
2125 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2126         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2127                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2128                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2129         else
2130 #endif
2131         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2132                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2133                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2134         else
2135                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2136                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2137 #endif
2138         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2139 }
2140
2141 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2142 {
2143         int cpu;
2144
2145         for_each_possible_cpu(cpu)
2146                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
2147 }
2148
2149 /*
2150  * Remove the cpu slab
2151  */
2152 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2153                                 void *freelist, struct kmem_cache_cpu *c)
2154 {
2155         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2156         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2157         int lock = 0;
2158         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2159         void *nextfree;
2160         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2161         struct page new;
2162         struct page old;
2163
2164         if (page->freelist) {
2165                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2166                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2167         }
2168
2169         /*
2170          * Stage one: Free all available per cpu objects back
2171          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
2172          * last one.
2173          *
2174          * There is no need to take the list->lock because the page
2175          * is still frozen.
2176          */
2177         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
2178                 void *prior;
2179                 unsigned long counters;
2180
2181                 /*
2182                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2183                  * 'freelist' is already corrupted.  So isolate all objects
2184                  * starting at 'freelist'.
2185                  */
2186                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist, nextfree))
2187                         break;
2188
2189                 do {
2190                         prior = page->freelist;
2191                         counters = page->counters;
2192                         set_freepointer(s, freelist, prior);
2193                         new.counters = counters;
2194                         new.inuse--;
2195                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
2196
2197                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2198                         prior, counters,
2199                         freelist, new.counters,
2200                         "drain percpu freelist"));
2201
2202                 freelist = nextfree;
2203         }
2204
2205         /*
2206          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
2207          * list presence reflects the actual number of objects
2208          * during unfreeze.
2209          *
2210          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2211          * with the count. If there is a mismatch then the page
2212          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2213          *
2214          * Then we restart the process which may have to remove
2215          * the page from the list that we just put it on again
2216          * because the number of objects in the slab may have
2217          * changed.
2218          */
2219 redo:
2220
2221         old.freelist = page->freelist;
2222         old.counters = page->counters;
2223         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2224
2225         /* Determine target state of the slab */
2226         new.counters = old.counters;
2227         if (freelist) {
2228                 new.inuse--;
2229                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
2230                 new.freelist = freelist;
2231         } else
2232                 new.freelist = old.freelist;
2233
2234         new.frozen = 0;
2235
2236         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2237                 m = M_FREE;
2238         else if (new.freelist) {
2239                 m = M_PARTIAL;
2240                 if (!lock) {
2241                         lock = 1;
2242                         /*
2243                          * Taking the spinlock removes the possibility
2244                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2245                          * is frozen
2246                          */
2247                         spin_lock(&n->list_lock);
2248                 }
2249         } else {
2250                 m = M_FULL;
2251                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2252                         lock = 1;
2253                         /*
2254                          * This also ensures that the scanning of full
2255                          * slabs from diagnostic functions will not see
2256                          * any frozen slabs.
2257                          */
2258                         spin_lock(&n->list_lock);
2259                 }
2260         }
2261
2262         if (l != m) {
2263                 if (l == M_PARTIAL)
2264                         remove_partial(n, page);
2265                 else if (l == M_FULL)
2266                         remove_full(s, n, page);
2267
2268                 if (m == M_PARTIAL)
2269                         add_partial(n, page, tail);
2270                 else if (m == M_FULL)
2271                         add_full(s, n, page);
2272         }
2273
2274         l = m;
2275         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2276                                 old.freelist, old.counters,
2277                                 new.freelist, new.counters,
2278                                 "unfreezing slab"))
2279                 goto redo;
2280
2281         if (lock)
2282                 spin_unlock(&n->list_lock);
2283
2284         if (m == M_PARTIAL)
2285                 stat(s, tail);
2286         else if (m == M_FULL)
2287                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2288         else if (m == M_FREE) {
2289                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2290                 discard_slab(s, page);
2291                 stat(s, FREE_SLAB);
2292         }
2293
2294         c->page = NULL;
2295         c->freelist = NULL;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2300  *
2301  * This function must be called with interrupts disabled
2302  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2303  * to guarantee no concurrent accesses).
2304  */
2305 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2306                 struct kmem_cache_cpu *c)
2307 {
2308 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2309         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2310         struct page *page, *discard_page = NULL;
2311
2312         while ((page = slub_percpu_partial(c))) {
2313                 struct page new;
2314                 struct page old;
2315
2316                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2317
2318                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2319                 if (n != n2) {
2320                         if (n)
2321                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2322
2323                         n = n2;
2324                         spin_lock(&n->list_lock);
2325                 }
2326
2327                 do {
2328
2329                         old.freelist = page->freelist;
2330                         old.counters = page->counters;
2331                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2332
2333                         new.counters = old.counters;
2334                         new.freelist = old.freelist;
2335
2336                         new.frozen = 0;
2337
2338                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2339                                 old.freelist, old.counters,
2340                                 new.freelist, new.counters,
2341                                 "unfreezing slab"));
2342
2343                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2344                         page->next = discard_page;
2345                         discard_page = page;
2346                 } else {
2347                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2348                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2349                 }
2350         }
2351
2352         if (n)
2353                 spin_unlock(&n->list_lock);
2354
2355         while (discard_page) {
2356                 page = discard_page;
2357                 discard_page = discard_page->next;
2358
2359                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2360                 discard_slab(s, page);
2361                 stat(s, FREE_SLAB);
2362         }
2363 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2368  * partial page slot if available.
2369  *
2370  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2371  * per node partial list.
2372  */
2373 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2374 {
2375 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2376         struct page *oldpage;
2377         int pages;
2378         int pobjects;
2379
2380         preempt_disable();
2381         do {
2382                 pages = 0;
2383                 pobjects = 0;
2384                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2385
2386                 if (oldpage) {
2387                         pobjects = oldpage->pobjects;
2388                         pages = oldpage->pages;
2389                         if (drain && pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2390                                 unsigned long flags;
2391                                 /*
2392                                  * partial array is full. Move the existing
2393                                  * set to the per node partial list.
2394                                  */
2395                                 local_irq_save(flags);
2396                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2397                                 local_irq_restore(flags);
2398                                 oldpage = NULL;
2399                                 pobjects = 0;
2400                                 pages = 0;
2401                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2402                         }
2403                 }
2404
2405                 pages++;
2406                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2407
2408                 page->pages = pages;
2409                 page->pobjects = pobjects;
2410                 page->next = oldpage;
2411
2412         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2413                                                                 != oldpage);
2414         if (unlikely(!slub_cpu_partial(s))) {
2415                 unsigned long flags;
2416
2417                 local_irq_save(flags);
2418                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2419                 local_irq_restore(flags);
2420         }
2421         preempt_enable();
2422 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2423 }
2424
2425 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2426 {
2427         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2428         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist, c);
2429
2430         c->tid = next_tid(c->tid);
2431 }
2432
2433 /*
2434  * Flush cpu slab.
2435  *
2436  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2437  */
2438 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2439 {
2440         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2441
2442         if (c->page)
2443                 flush_slab(s, c);
2444
2445         unfreeze_partials(s, c);
2446 }
2447
2448 static void flush_cpu_slab(void *d)
2449 {
2450         struct kmem_cache *s = d;
2451
2452         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2453 }
2454
2455 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2456 {
2457         struct kmem_cache *s = info;
2458         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2459
2460         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2461 }
2462
2463 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2464 {
2465         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1);
2466 }
2467
2468 /*
2469  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2470  * necessary.
2471  */
2472 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2473 {
2474         struct kmem_cache *s;
2475         unsigned long flags;
2476
2477         mutex_lock(&slab_mutex);
2478         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2479                 local_irq_save(flags);
2480                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2481                 local_irq_restore(flags);
2482         }
2483         mutex_unlock(&slab_mutex);
2484         return 0;
2485 }
2486
2487 /*
2488  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2489  * locality expectations.
2490  */
2491 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2492 {
2493 #ifdef CONFIG_NUMA
2494         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2495                 return 0;
2496 #endif
2497         return 1;
2498 }
2499
2500 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2501 static int count_free(struct page *page)
2502 {
2503         return page->objects - page->inuse;
2504 }
2505
2506 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2507 {
2508         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2509 }
2510 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2511
2512 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2513 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2514                                         int (*get_count)(struct page *))
2515 {
2516         unsigned long flags;
2517         unsigned long x = 0;
2518         struct page *page;
2519
2520         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2521         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2522                 x += get_count(page);
2523         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2524         return x;
2525 }
2526 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2527
2528 static noinline void
2529 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2530 {
2531 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2532         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2533                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2534         int node;
2535         struct kmem_cache_node *n;
2536
2537         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2538                 return;
2539
2540         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2541                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2542         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2543                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2544                 oo_order(s->min));
2545
2546         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2547                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2548                         s->name);
2549
2550         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2551                 unsigned long nr_slabs;
2552                 unsigned long nr_objs;
2553                 unsigned long nr_free;
2554
2555                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2556                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2557                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2558
2559                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2560                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2561         }
2562 #endif
2563 }
2564
2565 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2566                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2567 {
2568         void *freelist;
2569         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2570         struct page *page;
2571
2572         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2573
2574         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2575
2576         if (freelist)
2577                 return freelist;
2578
2579         page = new_slab(s, flags, node);
2580         if (page) {
2581                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2582                 if (c->page)
2583                         flush_slab(s, c);
2584
2585                 /*
2586                  * No other reference to the page yet so we can
2587                  * muck around with it freely without cmpxchg
2588                  */
2589                 freelist = page->freelist;
2590                 page->freelist = NULL;
2591
2592                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2593                 c->page = page;
2594                 *pc = c;
2595         }
2596
2597         return freelist;
2598 }
2599
2600 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2601 {
2602         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2603                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2604
2605         return true;
2606 }
2607
2608 /*
2609  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2610  * per cpu freelist or deactivate the page.
2611  *
2612  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2613  *
2614  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2615  *
2616  * This function must be called with interrupt disabled.
2617  */
2618 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2619 {
2620         struct page new;
2621         unsigned long counters;
2622         void *freelist;
2623
2624         do {
2625                 freelist = page->freelist;
2626                 counters = page->counters;
2627
2628                 new.counters = counters;
2629                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2630
2631                 new.inuse = page->objects;
2632                 new.frozen = freelist != NULL;
2633
2634         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2635                 freelist, counters,
2636                 NULL, new.counters,
2637                 "get_freelist"));
2638
2639         return freelist;
2640 }
2641
2642 /*
2643  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2644  * debugging duties.
2645  *
2646  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2647  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2648  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2649  *
2650  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2651  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2652  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2653  *
2654  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2655  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2656  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2657  *
2658  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2659  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2660  */
2661 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2662                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2663 {
2664         void *freelist;
2665         struct page *page;
2666
2667         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2668
2669         page = c->page;
2670         if (!page) {
2671                 /*
2672                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2673                  * ignore the node constraint
2674                  */
2675                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2676                              !node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)))
2677                         node = NUMA_NO_NODE;
2678                 goto new_slab;
2679         }
2680 redo:
2681
2682         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2683                 /*
2684                  * same as above but node_match() being false already
2685                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2686                  */
2687                 if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)) {
2688                         node = NUMA_NO_NODE;
2689                         goto redo;
2690                 } else {
2691                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2692                         deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2693                         goto new_slab;
2694                 }
2695         }
2696
2697         /*
2698          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2699          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2700          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2701          */
2702         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2703                 deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2704                 goto new_slab;
2705         }
2706
2707         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2708         freelist = c->freelist;
2709         if (freelist)
2710                 goto load_freelist;
2711
2712         freelist = get_freelist(s, page);
2713
2714         if (!freelist) {
2715                 c->page = NULL;
2716                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2717                 goto new_slab;
2718         }
2719
2720         stat(s, ALLOC_REFILL);
2721
2722 load_freelist:
2723         /*
2724          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2725          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2726          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2727          */
2728         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2729         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2730         c->tid = next_tid(c->tid);
2731         return freelist;
2732
2733 new_slab:
2734
2735         if (slub_percpu_partial(c)) {
2736                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2737                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2738                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2739                 goto redo;
2740         }
2741
2742         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2743
2744         if (unlikely(!freelist)) {
2745                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2746                 return NULL;
2747         }
2748
2749         page = c->page;
2750         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2751                 goto load_freelist;
2752
2753         /* Only entered in the debug case */
2754         if (kmem_cache_debug(s) &&
2755                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2756                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2757
2758         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist), c);
2759         return freelist;
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2764  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2765  */
2766 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2767                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2768 {
2769         void *p;
2770         unsigned long flags;
2771
2772         local_irq_save(flags);
2773 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2774         /*
2775          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2776          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2777          * pointer.
2778          */
2779         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2780 #endif
2781
2782         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2783         local_irq_restore(flags);
2784         return p;
2785 }
2786
2787 /*
2788  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
2789  * zeroing out freelist pointer.
2790  */
2791 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
2792                                                    void *obj)
2793 {
2794         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
2795                 memset((void *)((char *)obj + s->offset), 0, sizeof(void *));
2796 }
2797
2798 /*
2799  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2800  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2801  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2802  *
2803  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2804  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2805  *
2806  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2807  */
2808 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2809                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2810 {
2811         void *object;
2812         struct kmem_cache_cpu *c;
2813         struct page *page;
2814         unsigned long tid;
2815         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2816
2817         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
2818         if (!s)
2819                 return NULL;
2820 redo:
2821         /*
2822          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2823          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2824          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2825          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2826          *
2827          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2828          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPTION so we need
2829          * to check if it is matched or not.
2830          */
2831         do {
2832                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2833                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2834         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
2835                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2836
2837         /*
2838          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2839          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2840          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2841          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2842          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2843          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2844          */
2845         barrier();
2846
2847         /*
2848          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2849          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2850          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2851          * linked list in between.
2852          */
2853
2854         object = c->freelist;
2855         page = c->page;
2856         if (unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
2857                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2858         } else {
2859                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2860
2861                 /*
2862                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2863                  * operation and if we are on the right processor.
2864                  *
2865                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2866                  * semantics!)
2867                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2868                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2869                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2870                  *
2871                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2872                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2873                  * other cpus.
2874                  */
2875                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2876                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2877                                 object, tid,
2878                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2879
2880                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2881                         goto redo;
2882                 }
2883                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2884                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2885         }
2886
2887         maybe_wipe_obj_freeptr(s, kasan_reset_tag(object));
2888
2889         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s)) && object)
2890                 memset(kasan_reset_tag(object), 0, s->object_size);
2891
2892         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object);
2893
2894         return object;
2895 }
2896
2897 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2898                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2899 {
2900         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2901 }
2902
2903 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2904 {
2905         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2906
2907         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2908                                 s->size, gfpflags);
2909
2910         return ret;
2911 }
2912 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2913
2914 #ifdef CONFIG_TRACING
2915 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2916 {
2917         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2918         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2919         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2920         return ret;
2921 }
2922 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2923 #endif
2924
2925 #ifdef CONFIG_NUMA
2926 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2927 {
2928         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2929
2930         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2931                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2932
2933         return ret;
2934 }
2935 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2936
2937 #ifdef CONFIG_TRACING
2938 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2939                                     gfp_t gfpflags,
2940                                     int node, size_t size)
2941 {
2942         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2943
2944         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2945                            size, s->size, gfpflags, node);
2946
2947         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2948         return ret;
2949 }
2950 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2951 #endif
2952 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2953
2954 /*
2955  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2956  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2957  *
2958  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2959  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2960  * handling required then we can return immediately.
2961  */
2962 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2963                         void *head, void *tail, int cnt,
2964                         unsigned long addr)
2965
2966 {
2967         void *prior;
2968         int was_frozen;
2969         struct page new;
2970         unsigned long counters;
2971         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2972         unsigned long flags;
2973
2974         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2975
2976         if (kmem_cache_debug(s) &&
2977             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
2978                 return;
2979
2980         do {
2981                 if (unlikely(n)) {
2982                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2983                         n = NULL;
2984                 }
2985                 prior = page->freelist;
2986                 counters = page->counters;
2987                 set_freepointer(s, tail, prior);
2988                 new.counters = counters;
2989                 was_frozen = new.frozen;
2990                 new.inuse -= cnt;
2991                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2992
2993                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2994
2995                                 /*
2996                                  * Slab was on no list before and will be
2997                                  * partially empty
2998                                  * We can defer the list move and instead
2999                                  * freeze it.
3000                                  */
3001                                 new.frozen = 1;
3002
3003                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3004
3005                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3006                                 /*
3007                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3008                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3009                                  * drop the list_lock without any processing.
3010                                  *
3011                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3012                                  * other processors updating the list of slabs.
3013                                  */
3014                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3015
3016                         }
3017                 }
3018
3019         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3020                 prior, counters,
3021                 head, new.counters,
3022                 "__slab_free"));
3023
3024         if (likely(!n)) {
3025
3026                 if (likely(was_frozen)) {
3027                         /*
3028                          * The list lock was not taken therefore no list
3029                          * activity can be necessary.
3030                          */
3031                         stat(s, FREE_FROZEN);
3032                 } else if (new.frozen) {
3033                         /*
3034                          * If we just froze the page then put it onto the
3035                          * per cpu partial list.
3036                          */
3037                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3038                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3039                 }
3040
3041                 return;
3042         }
3043
3044         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3045                 goto slab_empty;
3046
3047         /*
3048          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3049          * then add it.
3050          */
3051         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3052                 remove_full(s, n, page);
3053                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3054                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3055         }
3056         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3057         return;
3058
3059 slab_empty:
3060         if (prior) {
3061                 /*
3062                  * Slab on the partial list.
3063                  */
3064                 remove_partial(n, page);
3065                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3066         } else {
3067                 /* Slab must be on the full list */
3068                 remove_full(s, n, page);
3069         }
3070
3071         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3072         stat(s, FREE_SLAB);
3073         discard_slab(s, page);
3074 }
3075
3076 /*
3077  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3078  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3079  *
3080  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3081  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3082  * the item before.
3083  *
3084  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3085  * with all sorts of special processing.
3086  *
3087  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3088  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3089  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3090  */
3091 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3092                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3093                                 int cnt, unsigned long addr)
3094 {
3095         void *tail_obj = tail ? : head;
3096         struct kmem_cache_cpu *c;
3097         unsigned long tid;
3098
3099         memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3100 redo:
3101         /*
3102          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3103          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3104          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3105          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3106          */
3107         do {
3108                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
3109                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3110         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
3111                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
3112
3113         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3114         barrier();
3115
3116         if (likely(page == c->page)) {
3117                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3118
3119                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3120
3121                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3122                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3123                                 freelist, tid,
3124                                 head, next_tid(tid)))) {
3125
3126                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3127                         goto redo;
3128                 }
3129                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3130         } else
3131                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3132
3133 }
3134
3135 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3136                                       void *head, void *tail, int cnt,
3137                                       unsigned long addr)
3138 {
3139         /*
3140          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3141          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3142          */
3143         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail))
3144                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3145 }
3146
3147 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3148 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3149 {
3150         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3151 }
3152 #endif
3153
3154 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3155 {
3156         s = cache_from_obj(s, x);
3157         if (!s)
3158                 return;
3159         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3160         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
3161 }
3162 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3163
3164 struct detached_freelist {
3165         struct page *page;
3166         void *tail;
3167         void *freelist;
3168         int cnt;
3169         struct kmem_cache *s;
3170 };
3171
3172 /*
3173  * This function progressively scans the array with free objects (with
3174  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3175  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3176  * page/objects.  This can happen without any need for
3177  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3178  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3179  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3180  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3181  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3182  * to performance reasons.
3183  */
3184 static inline
3185 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3186                             void **p, struct detached_freelist *df)
3187 {
3188         size_t first_skipped_index = 0;
3189         int lookahead = 3;
3190         void *object;
3191         struct page *page;
3192
3193         /* Always re-init detached_freelist */
3194         df->page = NULL;
3195
3196         do {
3197                 object = p[--size];
3198                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3199         } while (!object && size);
3200
3201         if (!object)
3202                 return 0;
3203
3204         page = virt_to_head_page(object);
3205         if (!s) {
3206                 /* Handle kalloc'ed objects */
3207                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3208                         BUG_ON(!PageCompound(page));
3209                         kfree_hook(object);
3210                         __free_pages(page, compound_order(page));
3211                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3212                         return size;
3213                 }
3214                 /* Derive kmem_cache from object */
3215                 df->s = page->slab_cache;
3216         } else {
3217                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3218         }
3219
3220         /* Start new detached freelist */
3221         df->page = page;
3222         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3223         df->tail = object;
3224         df->freelist = object;
3225         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3226         df->cnt = 1;
3227
3228         while (size) {
3229                 object = p[--size];
3230                 if (!object)
3231                         continue; /* Skip processed objects */
3232
3233                 /* df->page is always set at this point */
3234                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3235                         /* Opportunity build freelist */
3236                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3237                         df->freelist = object;
3238                         df->cnt++;
3239                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3240
3241                         continue;
3242                 }
3243
3244                 /* Limit look ahead search */
3245                 if (!--lookahead)
3246                         break;
3247
3248                 if (!first_skipped_index)
3249                         first_skipped_index = size + 1;
3250         }
3251
3252         return first_skipped_index;
3253 }
3254
3255 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3256 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3257 {
3258         if (WARN_ON(!size))
3259                 return;
3260
3261         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3262         do {
3263                 struct detached_freelist df;
3264
3265                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3266                 if (!df.page)
3267                         continue;
3268
3269                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt,_RET_IP_);
3270         } while (likely(size));
3271 }
3272 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3273
3274 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3275 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3276                           void **p)
3277 {
3278         struct kmem_cache_cpu *c;
3279         int i;
3280         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3281
3282         /* memcg and kmem_cache debug support */
3283         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3284         if (unlikely(!s))
3285                 return false;
3286         /*
3287          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3288          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3289          * handlers invoking normal fastpath.
3290          */
3291         local_irq_disable();
3292         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3293
3294         for (i = 0; i < size; i++) {
3295                 void *object = c->freelist;
3296
3297                 if (unlikely(!object)) {
3298                         /*
3299                          * We may have removed an object from c->freelist using
3300                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3301                          * c->tid has not been bumped yet.
3302                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3303                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3304                          */
3305                         c->tid = next_tid(c->tid);
3306
3307                         /*
3308                          * Invoking slow path likely have side-effect
3309                          * of re-populating per CPU c->freelist
3310                          */
3311                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3312                                             _RET_IP_, c);
3313                         if (unlikely(!p[i]))
3314                                 goto error;
3315
3316                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3317                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3318
3319                         continue; /* goto for-loop */
3320                 }
3321                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3322                 p[i] = object;
3323                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3324         }
3325         c->tid = next_tid(c->tid);
3326         local_irq_enable();
3327
3328         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
3329         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(flags, s))) {
3330                 int j;
3331
3332                 for (j = 0; j < i; j++)
3333                         memset(p[j], 0, s->object_size);
3334         }
3335
3336         /* memcg and kmem_cache debug support */
3337         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p);
3338         return i;
3339 error:
3340         local_irq_enable();
3341         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p);
3342         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3343         return 0;
3344 }
3345 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3346
3347
3348 /*
3349  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3350  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3351  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3352  * another.
3353  *
3354  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3355  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3356  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3357  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3358  * locking overhead.
3359  */
3360
3361 /*
3362  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3363  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3364  * and increases the number of allocations possible without having to
3365  * take the list_lock.
3366  */
3367 static unsigned int slub_min_order;
3368 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3369 static unsigned int slub_min_objects;
3370
3371 /*
3372  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3373  *
3374  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3375  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3376  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3377  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3378  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3379  * would be wasted.
3380  *
3381  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3382  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3383  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3384  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3385  *
3386  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3387  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3388  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3389  * of space in favor of a small page order.
3390  *
3391  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3392  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3393  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3394  * the smallest order which will fit the object.
3395  */
3396 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3397                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3398                 unsigned int fract_leftover)
3399 {
3400         unsigned int min_order = slub_min_order;
3401         unsigned int order;
3402
3403         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3404                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3405
3406         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3407                         order <= max_order; order++) {
3408
3409                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3410                 unsigned int rem;
3411
3412                 rem = slab_size % size;
3413
3414                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3415                         break;
3416         }
3417
3418         return order;
3419 }
3420
3421 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3422 {
3423         unsigned int order;
3424         unsigned int min_objects;
3425         unsigned int max_objects;
3426
3427         /*
3428          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3429          * works by first attempting to generate a layout with
3430          * the best configuration and backing off gradually.
3431          *
3432          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3433          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3434          */
3435         min_objects = slub_min_objects;
3436         if (!min_objects)
3437                 min_objects = 4 * (fls(num_online_cpus()) + 1);
3438         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3439         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3440
3441         while (min_objects > 1) {
3442                 unsigned int fraction;
3443
3444                 fraction = 16;
3445                 while (fraction >= 4) {
3446                         order = slab_order(size, min_objects,
3447                                         slub_max_order, fraction);
3448                         if (order <= slub_max_order)
3449                                 return order;
3450                         fraction /= 2;
3451                 }
3452                 min_objects--;
3453         }
3454
3455         /*
3456          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3457          * lets see if we can place a single object there.
3458          */
3459         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3460         if (order <= slub_max_order)
3461                 return order;
3462
3463         /*
3464          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3465          */
3466         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3467         if (order < MAX_ORDER)
3468                 return order;
3469         return -ENOSYS;
3470 }
3471
3472 static void
3473 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3474 {
3475         n->nr_partial = 0;
3476         spin_lock_init(&n->list_lock);
3477         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3478 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3479         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3480         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3481         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3482 #endif
3483 }
3484
3485 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3486 {
3487         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3488                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3489
3490         /*
3491          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3492          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3493          */
3494         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3495                                      2 * sizeof(void *));
3496
3497         if (!s->cpu_slab)
3498                 return 0;
3499
3500         init_kmem_cache_cpus(s);
3501
3502         return 1;
3503 }
3504
3505 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3506
3507 /*
3508  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3509  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3510  * possible.
3511  *
3512  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3513  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3514  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3515  */
3516 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3517 {
3518         struct page *page;
3519         struct kmem_cache_node *n;
3520
3521         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3522
3523         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3524
3525         BUG_ON(!page);
3526         if (page_to_nid(page) != node) {
3527                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3528                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3529         }
3530
3531         n = page->freelist;
3532         BUG_ON(!n);
3533 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3534         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3535         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3536 #endif
3537         n = kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node),
3538                       GFP_KERNEL);
3539         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3540         page->inuse = 1;
3541         page->frozen = 0;
3542         kmem_cache_node->node[node] = n;
3543         init_kmem_cache_node(n);
3544         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3545
3546         /*
3547          * No locks need to be taken here as it has just been
3548          * initialized and there is no concurrent access.
3549          */
3550         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3551 }
3552
3553 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3554 {
3555         int node;
3556         struct kmem_cache_node *n;
3557
3558         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3559                 s->node[node] = NULL;
3560                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3561         }
3562 }
3563
3564 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3565 {
3566         cache_random_seq_destroy(s);
3567         free_percpu(s->cpu_slab);
3568         free_kmem_cache_nodes(s);
3569 }
3570
3571 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3572 {
3573         int node;
3574
3575         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3576                 struct kmem_cache_node *n;
3577
3578                 if (slab_state == DOWN) {
3579                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3580                         continue;
3581                 }
3582                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3583                                                 GFP_KERNEL, node);
3584
3585                 if (!n) {
3586                         free_kmem_cache_nodes(s);
3587                         return 0;
3588                 }
3589
3590                 init_kmem_cache_node(n);
3591                 s->node[node] = n;
3592         }
3593         return 1;
3594 }
3595
3596 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3597 {
3598         if (min < MIN_PARTIAL)
3599                 min = MIN_PARTIAL;
3600         else if (min > MAX_PARTIAL)
3601                 min = MAX_PARTIAL;
3602         s->min_partial = min;
3603 }
3604
3605 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3606 {
3607 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3608         /*
3609          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3610          * per cpu partial lists of a processor.
3611          *
3612          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3613          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3614          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3615          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3616          *
3617          * This setting also determines
3618          *
3619          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3620          *    per node list when we reach the limit.
3621          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3622          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3623          *    50% to keep some capacity around for frees.
3624          */
3625         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3626                 slub_set_cpu_partial(s, 0);
3627         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3628                 slub_set_cpu_partial(s, 2);
3629         else if (s->size >= 1024)
3630                 slub_set_cpu_partial(s, 6);
3631         else if (s->size >= 256)
3632                 slub_set_cpu_partial(s, 13);
3633         else
3634                 slub_set_cpu_partial(s, 30);
3635 #endif
3636 }
3637
3638 /*
3639  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3640  * a slab object.
3641  */
3642 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3643 {
3644         slab_flags_t flags = s->flags;
3645         unsigned int size = s->object_size;
3646         unsigned int freepointer_area;
3647         unsigned int order;
3648
3649         /*
3650          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3651          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3652          * the possible location of the free pointer.
3653          */
3654         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3655         /*
3656          * This is the area of the object where a freepointer can be
3657          * safely written. If redzoning adds more to the inuse size, we
3658          * can't use that portion for writing the freepointer, so
3659          * s->offset must be limited within this for the general case.
3660          */
3661         freepointer_area = size;
3662
3663 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3664         /*
3665          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3666          * the slab may touch the object after free or before allocation
3667          * then we should never poison the object itself.
3668          */
3669         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
3670                         !s->ctor)
3671                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3672         else
3673                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3674
3675
3676         /*
3677          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3678          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3679          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3680          */
3681         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3682                 size += sizeof(void *);
3683 #endif
3684
3685         /*
3686          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3687          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3688          */
3689         s->inuse = size;
3690
3691         if (((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3692                 s->ctor)) {
3693                 /*
3694                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3695                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3696                  * kmem_cache_free.
3697                  *
3698                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3699                  * destructor or are poisoning the objects.
3700                  *
3701                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
3702                  * pointer is outside of the object is used in the
3703                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
3704                  * longer true, the function needs to be modified.
3705                  */
3706                 s->offset = size;
3707                 size += sizeof(void *);
3708         } else if (freepointer_area > sizeof(void *)) {
3709                 /*
3710                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
3711                  * it away from the edges of the object to avoid small
3712                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
3713                  */
3714                 s->offset = ALIGN(freepointer_area / 2, sizeof(void *));
3715         }
3716
3717 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3718         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3719                 /*
3720                  * Need to store information about allocs and frees after
3721                  * the object.
3722                  */
3723                 size += 2 * sizeof(struct track);
3724 #endif
3725
3726         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
3727 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3728         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
3729                 /*
3730                  * Add some empty padding so that we can catch
3731                  * overwrites from earlier objects rather than let
3732                  * tracking information or the free pointer be
3733                  * corrupted if a user writes before the start
3734                  * of the object.
3735                  */
3736                 size += sizeof(void *);
3737
3738                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
3739                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
3740                 size += s->red_left_pad;
3741         }
3742 #endif
3743
3744         /*
3745          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3746          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3747          * each object to conform to the alignment.
3748          */
3749         size = ALIGN(size, s->align);
3750         s->size = size;
3751         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
3752         if (forced_order >= 0)
3753                 order = forced_order;
3754         else
3755                 order = calculate_order(size);
3756
3757         if ((int)order < 0)
3758                 return 0;
3759
3760         s->allocflags = 0;
3761         if (order)
3762                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3763
3764         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3765                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3766
3767         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
3768                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
3769
3770         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3771                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3772
3773         /*
3774          * Determine the number of objects per slab
3775          */
3776         s->oo = oo_make(order, size);
3777         s->min = oo_make(get_order(size), size);
3778         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3779                 s->max = s->oo;
3780
3781         return !!oo_objects(s->oo);
3782 }
3783
3784 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
3785 {
3786         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3787 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
3788         s->random = get_random_long();
3789 #endif
3790
3791         if (!calculate_sizes(s, -1))
3792                 goto error;
3793         if (disable_higher_order_debug) {
3794                 /*
3795                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3796                  * order increased.
3797                  */
3798                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3799                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3800                         s->offset = 0;
3801                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3802                                 goto error;
3803                 }
3804         }
3805
3806 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3807     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3808         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
3809                 /* Enable fast mode */
3810                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3811 #endif
3812
3813         /*
3814          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3815          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3816          */
3817         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3818
3819         set_cpu_partial(s);
3820
3821 #ifdef CONFIG_NUMA
3822         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3823 #endif
3824
3825         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
3826         if (slab_state >= UP) {
3827                 if (init_cache_random_seq(s))
3828                         goto error;
3829         }
3830
3831         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3832                 goto error;
3833
3834         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3835                 return 0;
3836
3837         free_kmem_cache_nodes(s);
3838 error:
3839         return -EINVAL;
3840 }
3841
3842 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3843                               const char *text)
3844 {
3845 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3846         void *addr = page_address(page);
3847         unsigned long *map;
3848         void *p;
3849
3850         slab_err(s, page, text, s->name);
3851         slab_lock(page);
3852
3853         map = get_map(s, page);
3854         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3855
3856                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
3857                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3858                         print_tracking(s, p);
3859                 }
3860         }
3861         put_map(map);
3862         slab_unlock(page);
3863 #endif
3864 }
3865
3866 /*
3867  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3868  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
3869  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
3870  */
3871 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3872 {
3873         LIST_HEAD(discard);
3874         struct page *page, *h;
3875
3876         BUG_ON(irqs_disabled());
3877         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3878         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
3879                 if (!page->inuse) {
3880                         remove_partial(n, page);
3881                         list_add(&page->slab_list, &discard);
3882                 } else {
3883                         list_slab_objects(s, page,
3884                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
3885                 }
3886         }
3887         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3888
3889         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
3890                 discard_slab(s, page);
3891 }
3892
3893 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
3894 {
3895         int node;
3896         struct kmem_cache_node *n;
3897
3898         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
3899                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3900                         return false;
3901         return true;
3902 }
3903
3904 /*
3905  * Release all resources used by a slab cache.
3906  */
3907 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3908 {
3909         int node;
3910         struct kmem_cache_node *n;
3911
3912         flush_all(s);
3913         /* Attempt to free all objects */
3914         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3915                 free_partial(s, n);
3916                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3917                         return 1;
3918         }
3919         return 0;
3920 }
3921
3922 /********************************************************************
3923  *              Kmalloc subsystem
3924  *******************************************************************/
3925
3926 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3927 {
3928         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
3929
3930         return 1;
3931 }
3932
3933 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3934
3935 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3936 {
3937         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
3938         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
3939
3940         return 1;
3941 }
3942
3943 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3944
3945 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3946 {
3947         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
3948
3949         return 1;
3950 }
3951
3952 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3953
3954 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3955 {
3956         struct kmem_cache *s;
3957         void *ret;
3958
3959         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3960                 return kmalloc_large(size, flags);
3961
3962         s = kmalloc_slab(size, flags);
3963
3964         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3965                 return s;
3966
3967         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3968
3969         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3970
3971         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
3972
3973         return ret;
3974 }
3975 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3976
3977 #ifdef CONFIG_NUMA
3978 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3979 {
3980         struct page *page;
3981         void *ptr = NULL;
3982         unsigned int order = get_order(size);
3983
3984         flags |= __GFP_COMP;
3985         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
3986         if (page) {
3987                 ptr = page_address(page);
3988                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
3989                                     PAGE_SIZE << order);
3990         }
3991
3992         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3993 }
3994
3995 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3996 {
3997         struct kmem_cache *s;
3998         void *ret;
3999
4000         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4001                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4002
4003                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4004                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4005                                    flags, node);
4006
4007                 return ret;
4008         }
4009
4010         s = kmalloc_slab(size, flags);
4011
4012         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4013                 return s;
4014
4015         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
4016
4017         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4018
4019         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4020
4021         return ret;
4022 }
4023 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4024 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4025
4026 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4027 /*
4028  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4029  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4030  * cache's usercopy region.
4031  *
4032  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4033  * to indicate an error.
4034  */
4035 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4036                          bool to_user)
4037 {
4038         struct kmem_cache *s;
4039         unsigned int offset;
4040         size_t object_size;
4041
4042         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4043
4044         /* Find object and usable object size. */
4045         s = page->slab_cache;
4046
4047         /* Reject impossible pointers. */
4048         if (ptr < page_address(page))
4049                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4050                                to_user, 0, n);
4051
4052         /* Find offset within object. */
4053         offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4054
4055         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4056         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4057                 if (offset < s->red_left_pad)
4058                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4059                                        s->name, to_user, offset, n);
4060                 offset -= s->red_left_pad;
4061         }
4062
4063         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4064         if (offset >= s->useroffset &&
4065             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4066             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4067                 return;
4068
4069         /*
4070          * If the copy is still within the allocated object, produce
4071          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4072          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4073          * whitelists.
4074          */
4075         object_size = slab_ksize(s);
4076         if (usercopy_fallback &&
4077             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
4078                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4079                 return;
4080         }
4081
4082         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4083 }
4084 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4085
4086 size_t __ksize(const void *object)
4087 {
4088         struct page *page;
4089
4090         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4091                 return 0;
4092
4093         page = virt_to_head_page(object);
4094
4095         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4096                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4097                 return page_size(page);
4098         }
4099
4100         return slab_ksize(page->slab_cache);
4101 }
4102 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4103
4104 void kfree(const void *x)
4105 {
4106         struct page *page;
4107         void *object = (void *)x;
4108
4109         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4110
4111         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4112                 return;
4113
4114         page = virt_to_head_page(x);
4115         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4116                 unsigned int order = compound_order(page);
4117
4118                 BUG_ON(!PageCompound(page));
4119                 kfree_hook(object);
4120                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4121                                     -(PAGE_SIZE << order));
4122                 __free_pages(page, order);
4123                 return;
4124         }
4125         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4126 }
4127 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4128
4129 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4130
4131 /*
4132  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4133  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4134  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4135  *
4136  * The slabs with the least items are placed last. This results in them