Linux 6.0-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/kfence.h>
32 #include <linux/memory.h>
33 #include <linux/math64.h>
34 #include <linux/fault-inject.h>
35 #include <linux/stacktrace.h>
36 #include <linux/prefetch.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/random.h>
39 #include <kunit/test.h>
40
41 #include <linux/debugfs.h>
42 #include <trace/events/kmem.h>
43
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * Lock order:
48  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
49  *   2. node->list_lock (Spinlock)
50  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
51  *   4. slab_lock(page) (Only on some arches or for debugging)
52  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
53  *
54  *   slab_mutex
55  *
56  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
57  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
58  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
59  *
60  *   slab_lock
61  *
62  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
63  *   spinlock.
64  *
65  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
66  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
67  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
68  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
69  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
70  *      D. page->frozen         -> frozen state
71  *
72  *   Frozen slabs
73  *
74  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
75  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
76  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
77  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
78  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
79  *   page's freelist.
80  *
81  *   list_lock
82  *
83  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
84  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
85  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
86  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
87  *   modified without taking the list lock).
88  *
89  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
90  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
91  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
92  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
93  *   the list lock.
94  *
95  *   cpu_slab->lock local lock
96  *
97  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
98  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
99  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
100  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
101  *   On PREEMPT_RT, the local lock does not actually disable irqs (and thus
102  *   prevent the lockless operations), so fastpath operations also need to take
103  *   the lock and are no longer lockless.
104  *
105  *   lockless fastpaths
106  *
107  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
108  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
109  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
110  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
111  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
112  *   another cpu.
113  *
114  *   irq, preemption, migration considerations
115  *
116  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
117  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
118  *   to use in the context of an irq.
119  *
120  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
121  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
122  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
123  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
124  *
125  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
126  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
127  *
128  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
129  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
130  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
131  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
132  * cannot scan all objects.
133  *
134  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
135  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
136  * fast frees and allocs.
137  *
138  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
139  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
140  *                      such as satisfying allocations for a specific
141  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
142  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
143  *                      list operations. It is up to the processor holding
144  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
145  *                      when the slab is no longer needed.
146  *
147  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
148  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
149  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
150  *                      freelist that allows lockless access to
151  *                      free objects in addition to the regular freelist
152  *                      that requires the slab lock.
153  *
154  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
155  *                      options set. This moves slab handling out of
156  *                      the fast path and disables lockless freelists.
157  */
158
159 /*
160  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
161  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
162  */
163 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
164 #define slub_get_cpu_ptr(var)   get_cpu_ptr(var)
165 #define slub_put_cpu_ptr(var)   put_cpu_ptr(var)
166 #else
167 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
168 ({                                      \
169         migrate_disable();              \
170         this_cpu_ptr(var);              \
171 })
172 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
173 do {                                    \
174         (void)(var);                    \
175         migrate_enable();               \
176 } while (0)
177 #endif
178
179 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
180 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
181 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
182 #else
183 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
184 #endif
185 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
186
187 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
188 {
189         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
190 }
191
192 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
193 {
194         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
195                 p += s->red_left_pad;
196
197         return p;
198 }
199
200 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
201 {
202 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
203         return !kmem_cache_debug(s);
204 #else
205         return false;
206 #endif
207 }
208
209 /*
210  * Issues still to be resolved:
211  *
212  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
213  *
214  * - Variable sizing of the per node arrays
215  */
216
217 /* Enable to log cmpxchg failures */
218 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
219
220 /*
221  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
222  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
223  */
224 #define MIN_PARTIAL 5
225
226 /*
227  * Maximum number of desirable partial slabs.
228  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
229  * sort the partial list by the number of objects in use.
230  */
231 #define MAX_PARTIAL 10
232
233 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
234                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
235
236 /*
237  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
238  * issues when checking or reading debug information
239  */
240 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
241                                 SLAB_TRACE)
242
243
244 /*
245  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
246  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
247  * metadata.
248  */
249 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
250
251 #define OO_SHIFT        16
252 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
253 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
254
255 /* Internal SLUB flags */
256 /* Poison object */
257 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
258 /* Use cmpxchg_double */
259 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
260
261 /*
262  * Tracking user of a slab.
263  */
264 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
265 struct track {
266         unsigned long addr;     /* Called from address */
267 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
268         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
269 #endif
270         int cpu;                /* Was running on cpu */
271         int pid;                /* Pid context */
272         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
273 };
274
275 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
276
277 #ifdef CONFIG_SYSFS
278 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
279 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
280 #else
281 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
282 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
283                                                         { return 0; }
284 #endif
285
286 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
287 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
288 #else
289 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
290 #endif
291
292 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
293 {
294 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
295         /*
296          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
297          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
298          */
299         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
300 #endif
301 }
302
303 /*
304  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
305  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
306  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
307  * Protected by slab_mutex.
308  */
309 static nodemask_t slab_nodes;
310
311 /********************************************************************
312  *                      Core slab cache functions
313  *******************************************************************/
314
315 /*
316  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
317  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
318  * random number.
319  */
320 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
321                                  unsigned long ptr_addr)
322 {
323 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
324         /*
325          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
326          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
327          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
328          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
329          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
330          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
331          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
332          * freepointer to be restored incorrectly.
333          */
334         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
335                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
336 #else
337         return ptr;
338 #endif
339 }
340
341 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
342 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
343                                          void *ptr_addr)
344 {
345         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
346                             (unsigned long)ptr_addr);
347 }
348
349 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
350 {
351         object = kasan_reset_tag(object);
352         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
353 }
354
355 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
356 {
357         prefetch(object + s->offset);
358 }
359
360 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
361 {
362         unsigned long freepointer_addr;
363         void *p;
364
365         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
366                 return get_freepointer(s, object);
367
368         object = kasan_reset_tag(object);
369         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
370         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
371         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
372 }
373
374 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
375 {
376         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
377
378 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
379         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
380 #endif
381
382         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
383         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
384 }
385
386 /* Loop over all objects in a slab */
387 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
388         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
389                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
390                 __p += (__s)->size)
391
392 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
393 {
394         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
395 }
396
397 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
398                 unsigned int size)
399 {
400         struct kmem_cache_order_objects x = {
401                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
402         };
403
404         return x;
405 }
406
407 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
408 {
409         return x.x >> OO_SHIFT;
410 }
411
412 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
413 {
414         return x.x & OO_MASK;
415 }
416
417 /*
418  * Per slab locking using the pagelock
419  */
420 static __always_inline void __slab_lock(struct page *page)
421 {
422         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
423         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
424 }
425
426 static __always_inline void __slab_unlock(struct page *page)
427 {
428         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
429         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
430 }
431
432 static __always_inline void slab_lock(struct page *page, unsigned long *flags)
433 {
434         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
435                 local_irq_save(*flags);
436         __slab_lock(page);
437 }
438
439 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page, unsigned long *flags)
440 {
441         __slab_unlock(page);
442         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
443                 local_irq_restore(*flags);
444 }
445
446 /*
447  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
448  * by an _irqsave() lock variant. Except on PREEMPT_RT where locks are different
449  * so we disable interrupts as part of slab_[un]lock().
450  */
451 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
452                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
453                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
454                 const char *n)
455 {
456         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
457                 lockdep_assert_irqs_disabled();
458 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
459     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
460         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
461                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
462                                    freelist_old, counters_old,
463                                    freelist_new, counters_new))
464                         return true;
465         } else
466 #endif
467         {
468                 /* init to 0 to prevent spurious warnings */
469                 unsigned long flags = 0;
470
471                 slab_lock(page, &flags);
472                 if (page->freelist == freelist_old &&
473                                         page->counters == counters_old) {
474                         page->freelist = freelist_new;
475                         page->counters = counters_new;
476                         slab_unlock(page, &flags);
477                         return true;
478                 }
479                 slab_unlock(page, &flags);
480         }
481
482         cpu_relax();
483         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
484
485 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
486         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
487 #endif
488
489         return false;
490 }
491
492 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
493                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
494                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
495                 const char *n)
496 {
497 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
498     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
499         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
500                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
501                                    freelist_old, counters_old,
502                                    freelist_new, counters_new))
503                         return true;
504         } else
505 #endif
506         {
507                 unsigned long flags;
508
509                 local_irq_save(flags);
510                 __slab_lock(page);
511                 if (page->freelist == freelist_old &&
512                                         page->counters == counters_old) {
513                         page->freelist = freelist_new;
514                         page->counters = counters_new;
515                         __slab_unlock(page);
516                         local_irq_restore(flags);
517                         return true;
518                 }
519                 __slab_unlock(page);
520                 local_irq_restore(flags);
521         }
522
523         cpu_relax();
524         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
525
526 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
527         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
528 #endif
529
530         return false;
531 }
532
533 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
534 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
535 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(object_map_lock);
536
537 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
538                        struct page *page)
539 {
540         void *addr = page_address(page);
541         void *p;
542
543         bitmap_zero(obj_map, page->objects);
544
545         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
546                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
547 }
548
549 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
550 static bool slab_add_kunit_errors(void)
551 {
552         struct kunit_resource *resource;
553
554         if (likely(!current->kunit_test))
555                 return false;
556
557         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
558         if (!resource)
559                 return false;
560
561         (*(int *)resource->data)++;
562         kunit_put_resource(resource);
563         return true;
564 }
565 #else
566 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
567 #endif
568
569 /*
570  * Determine a map of object in use on a page.
571  *
572  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
573  * not vanish from under us.
574  */
575 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
576         __acquires(&object_map_lock)
577 {
578         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
579
580         raw_spin_lock(&object_map_lock);
581
582         __fill_map(object_map, s, page);
583
584         return object_map;
585 }
586
587 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
588 {
589         VM_BUG_ON(map != object_map);
590         raw_spin_unlock(&object_map_lock);
591 }
592
593 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
594 {
595         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
596                 return s->size - s->red_left_pad;
597
598         return s->size;
599 }
600
601 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
602 {
603         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
604                 p -= s->red_left_pad;
605
606         return p;
607 }
608
609 /*
610  * Debug settings:
611  */
612 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
613 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
614 #else
615 static slab_flags_t slub_debug;
616 #endif
617
618 static char *slub_debug_string;
619 static int disable_higher_order_debug;
620
621 /*
622  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
623  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
624  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
625  * to tell kasan that these accesses are OK.
626  */
627 static inline void metadata_access_enable(void)
628 {
629         kasan_disable_current();
630 }
631
632 static inline void metadata_access_disable(void)
633 {
634         kasan_enable_current();
635 }
636
637 /*
638  * Object debugging
639  */
640
641 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
642 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
643                                 struct page *page, void *object)
644 {
645         void *base;
646
647         if (!object)
648                 return 1;
649
650         base = page_address(page);
651         object = kasan_reset_tag(object);
652         object = restore_red_left(s, object);
653         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
654                 (object - base) % s->size) {
655                 return 0;
656         }
657
658         return 1;
659 }
660
661 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
662                           unsigned int length)
663 {
664         metadata_access_enable();
665         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
666                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
667         metadata_access_disable();
668 }
669
670 /*
671  * See comment in calculate_sizes().
672  */
673 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
674 {
675         return s->offset >= s->inuse;
676 }
677
678 /*
679  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
680  * not overlapping with object.
681  */
682 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
683 {
684         if (freeptr_outside_object(s))
685                 return s->inuse + sizeof(void *);
686         else
687                 return s->inuse;
688 }
689
690 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
691         enum track_item alloc)
692 {
693         struct track *p;
694
695         p = object + get_info_end(s);
696
697         return kasan_reset_tag(p + alloc);
698 }
699
700 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
701                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
702 {
703         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
704
705         if (addr) {
706 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
707                 unsigned int nr_entries;
708
709                 metadata_access_enable();
710                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
711                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
712                 metadata_access_disable();
713
714                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
715                         p->addrs[nr_entries] = 0;
716 #endif
717                 p->addr = addr;
718                 p->cpu = smp_processor_id();
719                 p->pid = current->pid;
720                 p->when = jiffies;
721         } else {
722                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
723         }
724 }
725
726 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
727 {
728         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
729                 return;
730
731         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
732         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
733 }
734
735 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
736 {
737         if (!t->addr)
738                 return;
739
740         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
741                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
742 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
743         {
744                 int i;
745                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
746                         if (t->addrs[i])
747                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
748                         else
749                                 break;
750         }
751 #endif
752 }
753
754 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
755 {
756         unsigned long pr_time = jiffies;
757         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
758                 return;
759
760         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
761         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
762 }
763
764 static void print_page_info(struct page *page)
765 {
766         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%#lx(%pGp)\n",
767                page, page->objects, page->inuse, page->freelist,
768                page->flags, &page->flags);
769
770 }
771
772 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
773 {
774         struct va_format vaf;
775         va_list args;
776
777         va_start(args, fmt);
778         vaf.fmt = fmt;
779         vaf.va = &args;
780         pr_err("=============================================================================\n");
781         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
782         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
783         va_end(args);
784 }
785
786 __printf(2, 3)
787 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
788 {
789         struct va_format vaf;
790         va_list args;
791
792         if (slab_add_kunit_errors())
793                 return;
794
795         va_start(args, fmt);
796         vaf.fmt = fmt;
797         vaf.va = &args;
798         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
799         va_end(args);
800 }
801
802 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
803                                void **freelist, void *nextfree)
804 {
805         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
806             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
807                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
808                 *freelist = NULL;
809                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
810                 return true;
811         }
812
813         return false;
814 }
815
816 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
817 {
818         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
819         u8 *addr = page_address(page);
820
821         print_tracking(s, p);
822
823         print_page_info(page);
824
825         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
826                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
827
828         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
829                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
830                               s->red_left_pad);
831         else if (p > addr + 16)
832                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
833
834         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
835                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
836         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
837                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
838                         s->inuse - s->object_size);
839
840         off = get_info_end(s);
841
842         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
843                 off += 2 * sizeof(struct track);
844
845         off += kasan_metadata_size(s);
846
847         if (off != size_from_object(s))
848                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
849                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
850                               size_from_object(s) - off);
851
852         dump_stack();
853 }
854
855 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
856                         u8 *object, char *reason)
857 {
858         if (slab_add_kunit_errors())
859                 return;
860
861         slab_bug(s, "%s", reason);
862         print_trailer(s, page, object);
863         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
864 }
865
866 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
867                         const char *fmt, ...)
868 {
869         va_list args;
870         char buf[100];
871
872         if (slab_add_kunit_errors())
873                 return;
874
875         va_start(args, fmt);
876         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
877         va_end(args);
878         slab_bug(s, "%s", buf);
879         print_page_info(page);
880         dump_stack();
881         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
882 }
883
884 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
885 {
886         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
887
888         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
889                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
890
891         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
892                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
893                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
894         }
895
896         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
897                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
898 }
899
900 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
901                                                 void *from, void *to)
902 {
903         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
904         memset(from, data, to - from);
905 }
906
907 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
908                         u8 *object, char *what,
909                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
910 {
911         u8 *fault;
912         u8 *end;
913         u8 *addr = page_address(page);
914
915         metadata_access_enable();
916         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
917         metadata_access_disable();
918         if (!fault)
919                 return 1;
920
921         end = start + bytes;
922         while (end > fault && end[-1] == value)
923                 end--;
924
925         if (slab_add_kunit_errors())
926                 goto skip_bug_print;
927
928         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
929         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
930                                         fault, end - 1, fault - addr,
931                                         fault[0], value);
932         print_trailer(s, page, object);
933         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
934
935 skip_bug_print:
936         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
937         return 0;
938 }
939
940 /*
941  * Object layout:
942  *
943  * object address
944  *      Bytes of the object to be managed.
945  *      If the freepointer may overlay the object then the free
946  *      pointer is at the middle of the object.
947  *
948  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
949  *      0xa5 (POISON_END)
950  *
951  * object + s->object_size
952  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
953  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
954  *      object_size == inuse.
955  *
956  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
957  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
958  *
959  * object + s->inuse
960  *      Meta data starts here.
961  *
962  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
963  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
964  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
965  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
966  *              before the word boundary.
967  *
968  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
969  *
970  * object + s->size
971  *      Nothing is used beyond s->size.
972  *
973  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
974  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
975  * may be used with merged slabcaches.
976  */
977
978 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
979 {
980         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
981
982         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
983                 /* We also have user information there */
984                 off += 2 * sizeof(struct track);
985
986         off += kasan_metadata_size(s);
987
988         if (size_from_object(s) == off)
989                 return 1;
990
991         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
992                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
993 }
994
995 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
996 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
997 {
998         u8 *start;
999         u8 *fault;
1000         u8 *end;
1001         u8 *pad;
1002         int length;
1003         int remainder;
1004
1005         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1006                 return 1;
1007
1008         start = page_address(page);
1009         length = page_size(page);
1010         end = start + length;
1011         remainder = length % s->size;
1012         if (!remainder)
1013                 return 1;
1014
1015         pad = end - remainder;
1016         metadata_access_enable();
1017         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1018         metadata_access_disable();
1019         if (!fault)
1020                 return 1;
1021         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1022                 end--;
1023
1024         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1025                         fault, end - 1, fault - start);
1026         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1027
1028         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                         void *object, u8 val)
1034 {
1035         u8 *p = object;
1036         u8 *endobject = object + s->object_size;
1037
1038         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1039                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Left Redzone",
1040                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1041                         return 0;
1042
1043                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Right Redzone",
1044                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1045                         return 0;
1046         } else {
1047                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1048                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
1049                                 endobject, POISON_INUSE,
1050                                 s->inuse - s->object_size);
1051                 }
1052         }
1053
1054         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1055                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1056                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
1057                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1058                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "End Poison",
1059                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1060                         return 0;
1061                 /*
1062                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1063                  */
1064                 check_pad_bytes(s, page, p);
1065         }
1066
1067         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1068                 /*
1069                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1070                  * freepointer while object is allocated.
1071                  */
1072                 return 1;
1073
1074         /* Check free pointer validity */
1075         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
1076                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
1077                 /*
1078                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1079                  * of the free objects in this slab. May cause
1080                  * another error because the object count is now wrong.
1081                  */
1082                 set_freepointer(s, p, NULL);
1083                 return 0;
1084         }
1085         return 1;
1086 }
1087
1088 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1089 {
1090         int maxobj;
1091
1092         if (!PageSlab(page)) {
1093                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
1094                 return 0;
1095         }
1096
1097         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
1098         if (page->objects > maxobj) {
1099                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
1100                         page->objects, maxobj);
1101                 return 0;
1102         }
1103         if (page->inuse > page->objects) {
1104                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
1105                         page->inuse, page->objects);
1106                 return 0;
1107         }
1108         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1109         slab_pad_check(s, page);
1110         return 1;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
1115  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1116  */
1117 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
1118 {
1119         int nr = 0;
1120         void *fp;
1121         void *object = NULL;
1122         int max_objects;
1123
1124         fp = page->freelist;
1125         while (fp && nr <= page->objects) {
1126                 if (fp == search)
1127                         return 1;
1128                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
1129                         if (object) {
1130                                 object_err(s, page, object,
1131                                         "Freechain corrupt");
1132                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1133                         } else {
1134                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
1135                                 page->freelist = NULL;
1136                                 page->inuse = page->objects;
1137                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1138                                 return 0;
1139                         }
1140                         break;
1141                 }
1142                 object = fp;
1143                 fp = get_freepointer(s, object);
1144                 nr++;
1145         }
1146
1147         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1148         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1149                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1150
1151         if (page->objects != max_objects) {
1152                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1153                          page->objects, max_objects);
1154                 page->objects = max_objects;
1155                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1156         }
1157         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1158                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1159                          page->inuse, page->objects - nr);
1160                 page->inuse = page->objects - nr;
1161                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1162         }
1163         return search == NULL;
1164 }
1165
1166 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1167                                                                 int alloc)
1168 {
1169         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1170                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1171                         s->name,
1172                         alloc ? "alloc" : "free",
1173                         object, page->inuse,
1174                         page->freelist);
1175
1176                 if (!alloc)
1177                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1178                                         s->object_size);
1179
1180                 dump_stack();
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1186  */
1187 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1188         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1189 {
1190         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1191                 return;
1192
1193         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1194         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1195 }
1196
1197 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1198 {
1199         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1200                 return;
1201
1202         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1203         list_del(&page->slab_list);
1204 }
1205
1206 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1207 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1208 {
1209         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1210
1211         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1212 }
1213
1214 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1215 {
1216         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1217 }
1218
1219 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1220 {
1221         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1222
1223         /*
1224          * May be called early in order to allocate a slab for the
1225          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1226          * dilemma by deferring the increment of the count during
1227          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1228          */
1229         if (likely(n)) {
1230                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1231                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1232         }
1233 }
1234 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1235 {
1236         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1237
1238         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1239         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1240 }
1241
1242 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1243 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1244                                                                 void *object)
1245 {
1246         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1247                 return;
1248
1249         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1250         init_tracking(s, object);
1251 }
1252
1253 static
1254 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1255 {
1256         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1257                 return;
1258
1259         metadata_access_enable();
1260         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1261         metadata_access_disable();
1262 }
1263
1264 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1265                                         struct page *page, void *object)
1266 {
1267         if (!check_slab(s, page))
1268                 return 0;
1269
1270         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1271                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1272                 return 0;
1273         }
1274
1275         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1276                 return 0;
1277
1278         return 1;
1279 }
1280
1281 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1282                                         struct page *page,
1283                                         void *object, unsigned long addr)
1284 {
1285         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1286                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1287                         goto bad;
1288         }
1289
1290         /* Success perform special debug activities for allocs */
1291         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1292                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1293         trace(s, page, object, 1);
1294         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1295         return 1;
1296
1297 bad:
1298         if (PageSlab(page)) {
1299                 /*
1300                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1301                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1302                  * as used avoids touching the remaining objects.
1303                  */
1304                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1305                 page->inuse = page->objects;
1306                 page->freelist = NULL;
1307         }
1308         return 0;
1309 }
1310
1311 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1312                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1313 {
1314         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1315                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1316                 return 0;
1317         }
1318
1319         if (on_freelist(s, page, object)) {
1320                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1321                 return 0;
1322         }
1323
1324         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1325                 return 0;
1326
1327         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1328                 if (!PageSlab(page)) {
1329                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1330                                  object);
1331                 } else if (!page->slab_cache) {
1332                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1333                                object);
1334                         dump_stack();
1335                 } else
1336                         object_err(s, page, object,
1337                                         "page slab pointer corrupt.");
1338                 return 0;
1339         }
1340         return 1;
1341 }
1342
1343 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1344 static noinline int free_debug_processing(
1345         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1346         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1347         unsigned long addr)
1348 {
1349         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1350         void *object = head;
1351         int cnt = 0;
1352         unsigned long flags, flags2;
1353         int ret = 0;
1354
1355         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1356         slab_lock(page, &flags2);
1357
1358         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1359                 if (!check_slab(s, page))
1360                         goto out;
1361         }
1362
1363 next_object:
1364         cnt++;
1365
1366         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1367                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1368                         goto out;
1369         }
1370
1371         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1372                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1373         trace(s, page, object, 0);
1374         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1375         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1376
1377         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1378         if (object != tail) {
1379                 object = get_freepointer(s, object);
1380                 goto next_object;
1381         }
1382         ret = 1;
1383
1384 out:
1385         if (cnt != bulk_cnt)
1386                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1387                          bulk_cnt, cnt);
1388
1389         slab_unlock(page, &flags2);
1390         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1391         if (!ret)
1392                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1398  *
1399  * @str:    start of block
1400  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1401  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1402  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1403  *
1404  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1405  */
1406 static char *
1407 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1408 {
1409         bool higher_order_disable = false;
1410
1411         /* Skip any completely empty blocks */
1412         while (*str && *str == ';')
1413                 str++;
1414
1415         if (*str == ',') {
1416                 /*
1417                  * No options but restriction on slabs. This means full
1418                  * debugging for slabs matching a pattern.
1419                  */
1420                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1421                 goto check_slabs;
1422         }
1423         *flags = 0;
1424
1425         /* Determine which debug features should be switched on */
1426         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1427                 switch (tolower(*str)) {
1428                 case '-':
1429                         *flags = 0;
1430                         break;
1431                 case 'f':
1432                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1433                         break;
1434                 case 'z':
1435                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1436                         break;
1437                 case 'p':
1438                         *flags |= SLAB_POISON;
1439                         break;
1440                 case 'u':
1441                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1442                         break;
1443                 case 't':
1444                         *flags |= SLAB_TRACE;
1445                         break;
1446                 case 'a':
1447                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1448                         break;
1449                 case 'o':
1450                         /*
1451                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1452                          * order would increase as a result.
1453                          */
1454                         higher_order_disable = true;
1455                         break;
1456                 default:
1457                         if (init)
1458                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1459                 }
1460         }
1461 check_slabs:
1462         if (*str == ',')
1463                 *slabs = ++str;
1464         else
1465                 *slabs = NULL;
1466
1467         /* Skip over the slab list */
1468         while (*str && *str != ';')
1469                 str++;
1470
1471         /* Skip any completely empty blocks */
1472         while (*str && *str == ';')
1473                 str++;
1474
1475         if (init && higher_order_disable)
1476                 disable_higher_order_debug = 1;
1477
1478         if (*str)
1479                 return str;
1480         else
1481                 return NULL;
1482 }
1483
1484 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1485 {
1486         slab_flags_t flags;
1487         slab_flags_t global_flags;
1488         char *saved_str;
1489         char *slab_list;
1490         bool global_slub_debug_changed = false;
1491         bool slab_list_specified = false;
1492
1493         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1494         if (*str++ != '=' || !*str)
1495                 /*
1496                  * No options specified. Switch on full debugging.
1497                  */
1498                 goto out;
1499
1500         saved_str = str;
1501         while (str) {
1502                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1503
1504                 if (!slab_list) {
1505                         global_flags = flags;
1506                         global_slub_debug_changed = true;
1507                 } else {
1508                         slab_list_specified = true;
1509                 }
1510         }
1511
1512         /*
1513          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1514          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1515          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1516          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1517          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1518          */
1519         if (slab_list_specified) {
1520                 if (!global_slub_debug_changed)
1521                         global_flags = slub_debug;
1522                 slub_debug_string = saved_str;
1523         }
1524 out:
1525         slub_debug = global_flags;
1526         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1527                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1528         else
1529                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1530         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1531              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1532             (slub_debug & SLAB_POISON))
1533                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1534         return 1;
1535 }
1536
1537 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1538
1539 /*
1540  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1541  * @object_size:        the size of an object without meta data
1542  * @flags:              flags to set
1543  * @name:               name of the cache
1544  *
1545  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1546  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1547  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1548  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1549  */
1550 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1551         slab_flags_t flags, const char *name)
1552 {
1553         char *iter;
1554         size_t len;
1555         char *next_block;
1556         slab_flags_t block_flags;
1557         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1558
1559         /*
1560          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1561          * don't store user (stack trace) information by default,
1562          * but let the user enable it via the command line below.
1563          */
1564         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1565                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1566
1567         len = strlen(name);
1568         next_block = slub_debug_string;
1569         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1570         while (next_block) {
1571                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1572                 if (!iter)
1573                         continue;
1574                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1575                 while (*iter) {
1576                         char *end, *glob;
1577                         size_t cmplen;
1578
1579                         end = strchrnul(iter, ',');
1580                         if (next_block && next_block < end)
1581                                 end = next_block - 1;
1582
1583                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1584                         if (glob)
1585                                 cmplen = glob - iter;
1586                         else
1587                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1588
1589                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1590                                 flags |= block_flags;
1591                                 return flags;
1592                         }
1593
1594                         if (!*end || *end == ';')
1595                                 break;
1596                         iter = end + 1;
1597                 }
1598         }
1599
1600         return flags | slub_debug_local;
1601 }
1602 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1603 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1604                         struct page *page, void *object) {}
1605 static inline
1606 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1607
1608 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1609         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1610
1611 static inline int free_debug_processing(
1612         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1613         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1614         unsigned long addr) { return 0; }
1615
1616 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1617                         { return 1; }
1618 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1619                         void *object, u8 val) { return 1; }
1620 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1621                                         struct page *page) {}
1622 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1623                                         struct page *page) {}
1624 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1625         slab_flags_t flags, const char *name)
1626 {
1627         return flags;
1628 }
1629 #define slub_debug 0
1630
1631 #define disable_higher_order_debug 0
1632
1633 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1634                                                         { return 0; }
1635 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1636                                                         { return 0; }
1637 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1638                                                         int objects) {}
1639 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1640                                                         int objects) {}
1641
1642 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1643                                void **freelist, void *nextfree)
1644 {
1645         return false;
1646 }
1647 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1648
1649 /*
1650  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1651  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1652  */
1653 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1654 {
1655         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1656         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1657         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1658         return ptr;
1659 }
1660
1661 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1662 {
1663         kmemleak_free(x);
1664         kasan_kfree_large(x);
1665 }
1666
1667 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1668                                                 void *x, bool init)
1669 {
1670         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1671
1672         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1673
1674         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1675                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1676
1677         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1678         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1679                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1680                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1681
1682         /*
1683          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1684          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1685          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1686          *
1687          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1688          * but don't touch the SLAB redzone.
1689          */
1690         if (init) {
1691                 int rsize;
1692
1693                 if (!kasan_has_integrated_init())
1694                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1695                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1696                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1697                        s->size - s->inuse - rsize);
1698         }
1699         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1700         return kasan_slab_free(s, x, init);
1701 }
1702
1703 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1704                                            void **head, void **tail)
1705 {
1706
1707         void *object;
1708         void *next = *head;
1709         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1710
1711         if (is_kfence_address(next)) {
1712                 slab_free_hook(s, next, false);
1713                 return true;
1714         }
1715
1716         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1717         *head = NULL;
1718         *tail = NULL;
1719
1720         do {
1721                 object = next;
1722                 next = get_freepointer(s, object);
1723
1724                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1725                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1726                         /* Move object to the new freelist */
1727                         set_freepointer(s, object, *head);
1728                         *head = object;
1729                         if (!*tail)
1730                                 *tail = object;
1731                 }
1732         } while (object != old_tail);
1733
1734         if (*head == *tail)
1735                 *tail = NULL;
1736
1737         return *head != NULL;
1738 }
1739
1740 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1741                                 void *object)
1742 {
1743         setup_object_debug(s, page, object);
1744         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1745         if (unlikely(s->ctor)) {
1746                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1747                 s->ctor(object);
1748                 kasan_poison_object_data(s, object);
1749         }
1750         return object;
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Slab allocation and freeing
1755  */
1756 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1757                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1758 {
1759         struct page *page;
1760         unsigned int order = oo_order(oo);
1761
1762         if (node == NUMA_NO_NODE)
1763                 page = alloc_pages(flags, order);
1764         else
1765                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1766
1767         return page;
1768 }
1769
1770 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1771 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1772 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1773 {
1774         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1775         int err;
1776
1777         /* Bailout if already initialised */
1778         if (s->random_seq)
1779                 return 0;
1780
1781         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1782         if (err) {
1783                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1784                         s->name);
1785                 return err;
1786         }
1787
1788         /* Transform to an offset on the set of pages */
1789         if (s->random_seq) {
1790                 unsigned int i;
1791
1792                 for (i = 0; i < count; i++)
1793                         s->random_seq[i] *= s->size;
1794         }
1795         return 0;
1796 }
1797
1798 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1799 static void __init init_freelist_randomization(void)
1800 {
1801         struct kmem_cache *s;
1802
1803         mutex_lock(&slab_mutex);
1804
1805         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1806                 init_cache_random_seq(s);
1807
1808         mutex_unlock(&slab_mutex);
1809 }
1810
1811 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1812 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1813                                 unsigned long *pos, void *start,
1814                                 unsigned long page_limit,
1815                                 unsigned long freelist_count)
1816 {
1817         unsigned int idx;
1818
1819         /*
1820          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1821          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1822          */
1823         do {
1824                 idx = s->random_seq[*pos];
1825                 *pos += 1;
1826                 if (*pos >= freelist_count)
1827                         *pos = 0;
1828         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1829
1830         return (char *)start + idx;
1831 }
1832
1833 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1834 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1835 {
1836         void *start;
1837         void *cur;
1838         void *next;
1839         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1840
1841         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1842                 return false;
1843
1844         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1845         pos = get_random_int() % freelist_count;
1846
1847         page_limit = page->objects * s->size;
1848         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1849
1850         /* First entry is used as the base of the freelist */
1851         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1852                                 freelist_count);
1853         cur = setup_object(s, page, cur);
1854         page->freelist = cur;
1855
1856         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1857                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1858                         freelist_count);
1859                 next = setup_object(s, page, next);
1860                 set_freepointer(s, cur, next);
1861                 cur = next;
1862         }
1863         set_freepointer(s, cur, NULL);
1864
1865         return true;
1866 }
1867 #else
1868 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1869 {
1870         return 0;
1871 }
1872 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1873 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1874 {
1875         return false;
1876 }
1877 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1878
1879 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1880 {
1881         struct page *page;
1882         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1883         gfp_t alloc_gfp;
1884         void *start, *p, *next;
1885         int idx;
1886         bool shuffle;
1887
1888         flags &= gfp_allowed_mask;
1889
1890         flags |= s->allocflags;
1891
1892         /*
1893          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1894          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1895          */
1896         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1897         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1898                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1899
1900         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1901         if (unlikely(!page)) {
1902                 oo = s->min;
1903                 alloc_gfp = flags;
1904                 /*
1905                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1906                  * Try a lower order alloc if possible
1907                  */
1908                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1909                 if (unlikely(!page))
1910                         goto out;
1911                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1912         }
1913
1914         page->objects = oo_objects(oo);
1915
1916         account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
1917
1918         page->slab_cache = s;
1919         __SetPageSlab(page);
1920         if (page_is_pfmemalloc(page))
1921                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1922
1923         kasan_poison_slab(page);
1924
1925         start = page_address(page);
1926
1927         setup_page_debug(s, page, start);
1928
1929         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1930
1931         if (!shuffle) {
1932                 start = fixup_red_left(s, start);
1933                 start = setup_object(s, page, start);
1934                 page->freelist = start;
1935                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1936                         next = p + s->size;
1937                         next = setup_object(s, page, next);
1938                         set_freepointer(s, p, next);
1939                         p = next;
1940                 }
1941                 set_freepointer(s, p, NULL);
1942         }
1943
1944         page->inuse = page->objects;
1945         page->frozen = 1;
1946
1947 out:
1948         if (!page)
1949                 return NULL;
1950
1951         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1952
1953         return page;
1954 }
1955
1956 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1957 {
1958         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1959                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1960
1961         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
1962
1963         return allocate_slab(s,
1964                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1965 }
1966
1967 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1968 {
1969         int order = compound_order(page);
1970         int pages = 1 << order;
1971
1972         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1973                 void *p;
1974
1975                 slab_pad_check(s, page);
1976                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1977                                                 page->objects)
1978                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1979         }
1980
1981         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1982         __ClearPageSlab(page);
1983         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1984         page->slab_cache = NULL;
1985         if (current->reclaim_state)
1986                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1987         unaccount_slab_page(page, order, s);
1988         __free_pages(page, order);
1989 }
1990
1991 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1992 {
1993         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
1994
1995         __free_slab(page->slab_cache, page);
1996 }
1997
1998 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1999 {
2000         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
2001                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
2002         } else
2003                 __free_slab(s, page);
2004 }
2005
2006 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2007 {
2008         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
2009         free_slab(s, page);
2010 }
2011
2012 /*
2013  * Management of partially allocated slabs.
2014  */
2015 static inline void
2016 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
2017 {
2018         n->nr_partial++;
2019         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2020                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
2021         else
2022                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
2023 }
2024
2025 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2026                                 struct page *page, int tail)
2027 {
2028         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2029         __add_partial(n, page, tail);
2030 }
2031
2032 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2033                                         struct page *page)
2034 {
2035         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2036         list_del(&page->slab_list);
2037         n->nr_partial--;
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2042  * return the pointer to the freelist.
2043  *
2044  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2045  */
2046 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2047                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2048                 int mode, int *objects)
2049 {
2050         void *freelist;
2051         unsigned long counters;
2052         struct page new;
2053
2054         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2055
2056         /*
2057          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2058          * The old freelist is the list of objects for the
2059          * per cpu allocation list.
2060          */
2061         freelist = page->freelist;
2062         counters = page->counters;
2063         new.counters = counters;
2064         *objects = new.objects - new.inuse;
2065         if (mode) {
2066                 new.inuse = page->objects;
2067                 new.freelist = NULL;
2068         } else {
2069                 new.freelist = freelist;
2070         }
2071
2072         VM_BUG_ON(new.frozen);
2073         new.frozen = 1;
2074
2075         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2076                         freelist, counters,
2077                         new.freelist, new.counters,
2078                         "acquire_slab"))
2079                 return NULL;
2080
2081         remove_partial(n, page);
2082         WARN_ON(!freelist);
2083         return freelist;
2084 }
2085
2086 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2087 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
2088 #else
2089 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2090                                    int drain) { }
2091 #endif
2092 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
2093
2094 /*
2095  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2096  */
2097 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2098                               struct page **ret_page, gfp_t gfpflags)
2099 {
2100         struct page *page, *page2;
2101         void *object = NULL;
2102         unsigned int available = 0;
2103         unsigned long flags;
2104         int objects;
2105
2106         /*
2107          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2108          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2109          * partial slab and there is none available then get_partial()
2110          * will return NULL.
2111          */
2112         if (!n || !n->nr_partial)
2113                 return NULL;
2114
2115         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2116         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
2117                 void *t;
2118
2119                 if (!pfmemalloc_match(page, gfpflags))
2120                         continue;
2121
2122                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
2123                 if (!t)
2124                         break;
2125
2126                 available += objects;
2127                 if (!object) {
2128                         *ret_page = page;
2129                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2130                         object = t;
2131                 } else {
2132                         put_cpu_partial(s, page, 0);
2133                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2134                 }
2135                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2136                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
2137                         break;
2138
2139         }
2140         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2141         return object;
2142 }
2143
2144 /*
2145  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2146  */
2147 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2148                              struct page **ret_page)
2149 {
2150 #ifdef CONFIG_NUMA
2151         struct zonelist *zonelist;
2152         struct zoneref *z;
2153         struct zone *zone;
2154         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2155         void *object;
2156         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2157
2158         /*
2159          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2160          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2161          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2162          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2163          *
2164          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2165          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2166          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2167          * from other nodes and filled up.
2168          *
2169          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2170          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2171          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2172          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2173          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2174          * with available objects.
2175          */
2176         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2177                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2178                 return NULL;
2179
2180         do {
2181                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2182                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2183                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2184                         struct kmem_cache_node *n;
2185
2186                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2187
2188                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2189                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2190                                 object = get_partial_node(s, n, ret_page, flags);
2191                                 if (object) {
2192                                         /*
2193                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2194                                          * here - if mems_allowed was updated in
2195                                          * parallel, that was a harmless race
2196                                          * between allocation and the cpuset
2197                                          * update
2198                                          */
2199                                         return object;
2200                                 }
2201                         }
2202                 }
2203         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2204 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2205         return NULL;
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Get a partial page, lock it and return it.
2210  */
2211 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2212                          struct page **ret_page)
2213 {
2214         void *object;
2215         int searchnode = node;
2216
2217         if (node == NUMA_NO_NODE)
2218                 searchnode = numa_mem_id();
2219
2220         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), ret_page, flags);
2221         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2222                 return object;
2223
2224         return get_any_partial(s, flags, ret_page);
2225 }
2226
2227 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2228 /*
2229  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2230  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2231  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2232  */
2233 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2234 #else
2235 /*
2236  * No preemption supported therefore also no need to check for
2237  * different cpus.
2238  */
2239 #define TID_STEP 1
2240 #endif
2241
2242 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2243 {
2244         return tid + TID_STEP;
2245 }
2246
2247 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2248 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2249 {
2250         return tid % TID_STEP;
2251 }
2252
2253 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2254 {
2255         return tid / TID_STEP;
2256 }
2257 #endif
2258
2259 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2260 {
2261         return cpu;
2262 }
2263
2264 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2265                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2266 {
2267 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2268         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2269
2270         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2271
2272 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2273         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2274                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2275                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2276         else
2277 #endif
2278         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2279                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2280                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2281         else
2282                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2283                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2284 #endif
2285         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2286 }
2287
2288 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2289 {
2290         int cpu;
2291         struct kmem_cache_cpu *c;
2292
2293         for_each_possible_cpu(cpu) {
2294                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2295                 local_lock_init(&c->lock);
2296                 c->tid = init_tid(cpu);
2297         }
2298 }
2299
2300 /*
2301  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with page's freelist,
2302  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2303  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2304  * by the caller.
2305  */
2306 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2307                             void *freelist)
2308 {
2309         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2310         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2311         int lock = 0, free_delta = 0;
2312         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2313         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2314         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2315         unsigned long flags = 0;
2316         struct page new;
2317         struct page old;
2318
2319         if (page->freelist) {
2320                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2321                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2322         }
2323
2324         /*
2325          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2326          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2327          */
2328         freelist_tail = NULL;
2329         freelist_iter = freelist;
2330         while (freelist_iter) {
2331                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2332
2333                 /*
2334                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2335                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2336                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2337                  */
2338                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist_iter, nextfree))
2339                         break;
2340
2341                 freelist_tail = freelist_iter;
2342                 free_delta++;
2343
2344                 freelist_iter = nextfree;
2345         }
2346
2347         /*
2348          * Stage two: Unfreeze the page while splicing the per-cpu
2349          * freelist to the head of page's freelist.
2350          *
2351          * Ensure that the page is unfrozen while the list presence
2352          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2353          *
2354          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2355          * with the count. If there is a mismatch then the page
2356          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2357          *
2358          * Then we restart the process which may have to remove
2359          * the page from the list that we just put it on again
2360          * because the number of objects in the slab may have
2361          * changed.
2362          */
2363 redo:
2364
2365         old.freelist = READ_ONCE(page->freelist);
2366         old.counters = READ_ONCE(page->counters);
2367         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2368
2369         /* Determine target state of the slab */
2370         new.counters = old.counters;
2371         if (freelist_tail) {
2372                 new.inuse -= free_delta;
2373                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2374                 new.freelist = freelist;
2375         } else
2376                 new.freelist = old.freelist;
2377
2378         new.frozen = 0;
2379
2380         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2381                 m = M_FREE;
2382         else if (new.freelist) {
2383                 m = M_PARTIAL;
2384                 if (!lock) {
2385                         lock = 1;
2386                         /*
2387                          * Taking the spinlock removes the possibility
2388                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2389                          * is frozen
2390                          */
2391                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2392                 }
2393         } else {
2394                 m = M_FULL;
2395                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2396                         lock = 1;
2397                         /*
2398                          * This also ensures that the scanning of full
2399                          * slabs from diagnostic functions will not see
2400                          * any frozen slabs.
2401                          */
2402                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2403                 }
2404         }
2405
2406         if (l != m) {
2407                 if (l == M_PARTIAL)
2408                         remove_partial(n, page);
2409                 else if (l == M_FULL)
2410                         remove_full(s, n, page);
2411
2412                 if (m == M_PARTIAL)
2413                         add_partial(n, page, tail);
2414                 else if (m == M_FULL)
2415                         add_full(s, n, page);
2416         }
2417
2418         l = m;
2419         if (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2420                                 old.freelist, old.counters,
2421                                 new.freelist, new.counters,
2422                                 "unfreezing slab"))
2423                 goto redo;
2424
2425         if (lock)
2426                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2427
2428         if (m == M_PARTIAL)
2429                 stat(s, tail);
2430         else if (m == M_FULL)
2431                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2432         else if (m == M_FREE) {
2433                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2434                 discard_slab(s, page);
2435                 stat(s, FREE_SLAB);
2436         }
2437 }
2438
2439 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2440 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct page *partial_page)
2441 {
2442         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2443         struct page *page, *discard_page = NULL;
2444         unsigned long flags = 0;
2445
2446         while (partial_page) {
2447                 struct page new;
2448                 struct page old;
2449
2450                 page = partial_page;
2451                 partial_page = page->next;
2452
2453                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2454                 if (n != n2) {
2455                         if (n)
2456                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2457
2458                         n = n2;
2459                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2460                 }
2461
2462                 do {
2463
2464                         old.freelist = page->freelist;
2465                         old.counters = page->counters;
2466                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2467
2468                         new.counters = old.counters;
2469                         new.freelist = old.freelist;
2470
2471                         new.frozen = 0;
2472
2473                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2474                                 old.freelist, old.counters,
2475                                 new.freelist, new.counters,
2476                                 "unfreezing slab"));
2477
2478                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2479                         page->next = discard_page;
2480                         discard_page = page;
2481                 } else {
2482                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2483                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2484                 }
2485         }
2486
2487         if (n)
2488                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2489
2490         while (discard_page) {
2491                 page = discard_page;
2492                 discard_page = discard_page->next;
2493
2494                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2495                 discard_slab(s, page);
2496                 stat(s, FREE_SLAB);
2497         }
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2502  */
2503 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2504 {
2505         struct page *partial_page;
2506         unsigned long flags;
2507
2508         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2509         partial_page = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2510         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2511         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2512
2513         if (partial_page)
2514                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2515 }
2516
2517 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2518                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2519 {
2520         struct page *partial_page;
2521
2522         partial_page = slub_percpu_partial(c);
2523         c->partial = NULL;
2524
2525         if (partial_page)
2526                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2527 }
2528
2529 /*
2530  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2531  * partial page slot if available.
2532  *
2533  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2534  * per node partial list.
2535  */
2536 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2537 {
2538         struct page *oldpage;
2539         struct page *page_to_unfreeze = NULL;
2540         unsigned long flags;
2541         int pages = 0;
2542         int pobjects = 0;
2543
2544         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2545
2546         oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2547
2548         if (oldpage) {
2549                 if (drain && oldpage->pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2550                         /*
2551                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2552                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2553                          * outside of the critical section.
2554                          */
2555                         page_to_unfreeze = oldpage;
2556                         oldpage = NULL;
2557                 } else {
2558                         pobjects = oldpage->pobjects;
2559                         pages = oldpage->pages;
2560                 }
2561         }
2562
2563         pages++;
2564         pobjects += page->objects - page->inuse;
2565
2566         page->pages = pages;
2567         page->pobjects = pobjects;
2568         page->next = oldpage;
2569
2570         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, page);
2571
2572         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2573
2574         if (page_to_unfreeze) {
2575                 __unfreeze_partials(s, page_to_unfreeze);
2576                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2577         }
2578 }
2579
2580 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2581
2582 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2583 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2584                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2585
2586 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2587
2588 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2589 {
2590         unsigned long flags;
2591         struct page *page;
2592         void *freelist;
2593
2594         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2595
2596         page = c->page;
2597         freelist = c->freelist;
2598
2599         c->page = NULL;
2600         c->freelist = NULL;
2601         c->tid = next_tid(c->tid);
2602
2603         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2604
2605         if (page) {
2606                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2607                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2608         }
2609 }
2610
2611 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2612 {
2613         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2614         void *freelist = c->freelist;
2615         struct page *page = c->page;
2616
2617         c->page = NULL;
2618         c->freelist = NULL;
2619         c->tid = next_tid(c->tid);
2620
2621         if (page) {
2622                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2623                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2624         }
2625
2626         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2627 }
2628
2629 struct slub_flush_work {
2630         struct work_struct work;
2631         struct kmem_cache *s;
2632         bool skip;
2633 };
2634
2635 /*
2636  * Flush cpu slab.
2637  *
2638  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2639  */
2640 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2641 {
2642         struct kmem_cache *s;
2643         struct kmem_cache_cpu *c;
2644         struct slub_flush_work *sfw;
2645
2646         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2647
2648         s = sfw->s;
2649         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2650
2651         if (c->page)
2652                 flush_slab(s, c);
2653
2654         unfreeze_partials(s);
2655 }
2656
2657 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2658 {
2659         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2660
2661         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2662 }
2663
2664 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2665 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2666
2667 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2668 {
2669         struct slub_flush_work *sfw;
2670         unsigned int cpu;
2671
2672         lockdep_assert_cpus_held();
2673         mutex_lock(&flush_lock);
2674
2675         for_each_online_cpu(cpu) {
2676                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2677                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2678                         sfw->skip = true;
2679                         continue;
2680                 }
2681                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2682                 sfw->skip = false;
2683                 sfw->s = s;
2684                 schedule_work_on(cpu, &sfw->work);
2685         }
2686
2687         for_each_online_cpu(cpu) {
2688                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2689                 if (sfw->skip)
2690                         continue;
2691                 flush_work(&sfw->work);
2692         }
2693
2694         mutex_unlock(&flush_lock);
2695 }
2696
2697 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2698 {
2699         cpus_read_lock();
2700         flush_all_cpus_locked(s);
2701         cpus_read_unlock();
2702 }
2703
2704 /*
2705  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2706  * necessary.
2707  */
2708 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2709 {
2710         struct kmem_cache *s;
2711
2712         mutex_lock(&slab_mutex);
2713         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2714                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2715         mutex_unlock(&slab_mutex);
2716         return 0;
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2721  * locality expectations.
2722  */
2723 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2724 {
2725 #ifdef CONFIG_NUMA
2726         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2727                 return 0;
2728 #endif
2729         return 1;
2730 }
2731
2732 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2733 static int count_free(struct page *page)
2734 {
2735         return page->objects - page->inuse;
2736 }
2737
2738 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2739 {
2740         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2741 }
2742 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2743
2744 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2745 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2746                                         int (*get_count)(struct page *))
2747 {
2748         unsigned long flags;
2749         unsigned long x = 0;
2750         struct page *page;
2751
2752         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2753         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2754                 x += get_count(page);
2755         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2756         return x;
2757 }
2758 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2759
2760 static noinline void
2761 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2762 {
2763 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2764         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2765                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2766         int node;
2767         struct kmem_cache_node *n;
2768
2769         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2770                 return;
2771
2772         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2773                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2774         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2775                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2776                 oo_order(s->min));
2777
2778         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2779                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2780                         s->name);
2781
2782         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2783                 unsigned long nr_slabs;
2784                 unsigned long nr_objs;
2785                 unsigned long nr_free;
2786
2787                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2788                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2789                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2790
2791                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2792                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2793         }
2794 #endif
2795 }
2796
2797 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2798 {
2799         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2800                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2801
2802         return true;
2803 }
2804
2805 /*
2806  * A variant of pfmemalloc_match() that tests page flags without asserting
2807  * PageSlab. Intended for opportunistic checks before taking a lock and
2808  * rechecking that nobody else freed the page under us.
2809  */
2810 static inline bool pfmemalloc_match_unsafe(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2811 {
2812         if (unlikely(__PageSlabPfmemalloc(page)))
2813                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2814
2815         return true;
2816 }
2817
2818 /*
2819  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2820  * per cpu freelist or deactivate the page.
2821  *
2822  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2823  *
2824  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2825  */
2826 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2827 {
2828         struct page new;
2829         unsigned long counters;
2830         void *freelist;
2831
2832         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2833
2834         do {
2835                 freelist = page->freelist;
2836                 counters = page->counters;
2837
2838                 new.counters = counters;
2839                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2840
2841                 new.inuse = page->objects;
2842                 new.frozen = freelist != NULL;
2843
2844         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2845                 freelist, counters,
2846                 NULL, new.counters,
2847                 "get_freelist"));
2848
2849         return freelist;
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2854  * debugging duties.
2855  *
2856  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2857  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2858  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2859  *
2860  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2861  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2862  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2863  *
2864  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2865  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2866  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2867  *
2868  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
2869  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2870  */
2871 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2872                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2873 {
2874         void *freelist;
2875         struct page *page;
2876         unsigned long flags;
2877
2878         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2879
2880 reread_page:
2881
2882         page = READ_ONCE(c->page);
2883         if (!page) {
2884                 /*
2885                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2886                  * ignore the node constraint
2887                  */
2888                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2889                              !node_isset(node, slab_nodes)))
2890                         node = NUMA_NO_NODE;
2891                 goto new_slab;
2892         }
2893 redo:
2894
2895         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2896                 /*
2897                  * same as above but node_match() being false already
2898                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2899                  */
2900                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
2901                         node = NUMA_NO_NODE;
2902                         goto redo;
2903                 } else {
2904                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2905                         goto deactivate_slab;
2906                 }
2907         }
2908
2909         /*
2910          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2911          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2912          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2913          */
2914         if (unlikely(!pfmemalloc_match_unsafe(page, gfpflags)))
2915                 goto deactivate_slab;
2916
2917         /* must check again c->page in case we got preempted and it changed */
2918         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2919         if (unlikely(page != c->page)) {
2920                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2921                 goto reread_page;
2922         }
2923         freelist = c->freelist;
2924         if (freelist)
2925                 goto load_freelist;
2926
2927         freelist = get_freelist(s, page);
2928
2929         if (!freelist) {
2930                 c->page = NULL;
2931                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2932                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2933                 goto new_slab;
2934         }
2935
2936         stat(s, ALLOC_REFILL);
2937
2938 load_freelist:
2939
2940         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2941
2942         /*
2943          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2944          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2945          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2946          */
2947         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2948         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2949         c->tid = next_tid(c->tid);
2950         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2951         return freelist;
2952
2953 deactivate_slab:
2954
2955         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2956         if (page != c->page) {
2957                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2958                 goto reread_page;
2959         }
2960         freelist = c->freelist;
2961         c->page = NULL;
2962         c->freelist = NULL;
2963         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2964         deactivate_slab(s, page, freelist);
2965
2966 new_slab:
2967
2968         if (slub_percpu_partial(c)) {
2969                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2970                 if (unlikely(c->page)) {
2971                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2972                         goto reread_page;
2973                 }
2974                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
2975                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2976                         /* we were preempted and partial list got empty */
2977                         goto new_objects;
2978                 }
2979
2980                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2981                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2982                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2983                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2984                 goto redo;
2985         }
2986
2987 new_objects:
2988
2989         freelist = get_partial(s, gfpflags, node, &page);
2990         if (freelist)
2991                 goto check_new_page;
2992
2993         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2994         page = new_slab(s, gfpflags, node);
2995         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2996
2997         if (unlikely(!page)) {
2998                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2999                 return NULL;
3000         }
3001
3002         /*
3003          * No other reference to the page yet so we can
3004          * muck around with it freely without cmpxchg
3005          */
3006         freelist = page->freelist;
3007         page->freelist = NULL;
3008
3009         stat(s, ALLOC_SLAB);
3010
3011 check_new_page:
3012
3013         if (kmem_cache_debug(s)) {
3014                 if (!alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr)) {
3015                         /* Slab failed checks. Next slab needed */
3016                         goto new_slab;
3017                 } else {
3018                         /*
3019                          * For debug case, we don't load freelist so that all
3020                          * allocations go through alloc_debug_processing()
3021                          */
3022                         goto return_single;
3023                 }
3024         }
3025
3026         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
3027                 /*
3028                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3029                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3030                  */
3031                 goto return_single;
3032
3033 retry_load_page:
3034
3035         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3036         if (unlikely(c->page)) {
3037                 void *flush_freelist = c->freelist;
3038                 struct page *flush_page = c->page;
3039
3040                 c->page = NULL;
3041                 c->freelist = NULL;
3042                 c->tid = next_tid(c->tid);
3043
3044                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3045
3046                 deactivate_slab(s, flush_page, flush_freelist);
3047
3048                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3049
3050                 goto retry_load_page;
3051         }
3052         c->page = page;
3053
3054         goto load_freelist;
3055
3056 return_single:
3057
3058         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
3059         return freelist;
3060 }
3061
3062 /*
3063  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3064  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3065  * pointer.
3066  */
3067 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3068                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
3069 {
3070         void *p;
3071
3072 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3073         /*
3074          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3075          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3076          * pointer.
3077          */
3078         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3079 #endif
3080
3081         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3082 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3083         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3084 #endif
3085         return p;
3086 }
3087
3088 /*
3089  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3090  * zeroing out freelist pointer.
3091  */
3092 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3093                                                    void *obj)
3094 {
3095         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3096                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3097                         0, sizeof(void *));
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3102  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3103  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3104  *
3105  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3106  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3107  *
3108  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3109  */
3110 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3111                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3112 {
3113         void *object;
3114         struct kmem_cache_cpu *c;
3115         struct page *page;
3116         unsigned long tid;
3117         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3118         bool init = false;
3119
3120         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
3121         if (!s)
3122                 return NULL;
3123
3124         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3125         if (unlikely(object))
3126                 goto out;
3127
3128 redo:
3129         /*
3130          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3131          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3132          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3133          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3134          *
3135          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3136          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3137          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3138          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3139          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3140          */
3141         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3142         tid = READ_ONCE(c->tid);
3143
3144         /*
3145          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3146          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3147          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
3148          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3149          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
3150          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3151          */
3152         barrier();
3153
3154         /*
3155          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3156          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3157          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3158          * linked list in between.
3159          */
3160
3161         object = c->freelist;
3162         page = c->page;
3163         /*
3164          * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if a
3165          * slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not protected
3166          * against a fast path operation in an irq handler. So we need to take
3167          * the slow path which uses local_lock. It is still relatively fast if
3168          * there is a suitable cpu freelist.
3169          */
3170         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ||
3171             unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
3172                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3173         } else {
3174                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3175
3176                 /*
3177                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3178                  * operation and if we are on the right processor.
3179                  *
3180                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3181                  * semantics!)
3182                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3183                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3184                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3185                  *
3186                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3187                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3188                  * other cpus.
3189                  */
3190                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3191                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3192                                 object, tid,
3193                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3194
3195                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3196                         goto redo;
3197                 }
3198                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3199                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3200         }
3201
3202         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3203         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3204
3205 out:
3206         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
3207
3208         return object;
3209 }
3210
3211 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
3212                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3213 {
3214         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3215 }
3216
3217 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3218 {
3219         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3220
3221         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
3222                                 s->size, gfpflags);
3223
3224         return ret;
3225 }
3226 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3227
3228 #ifdef CONFIG_TRACING
3229 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
3230 {
3231         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, size);
3232         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
3233         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3234         return ret;
3235 }
3236 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3237 #endif
3238
3239 #ifdef CONFIG_NUMA
3240 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3241 {
3242         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3243
3244         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3245                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
3246
3247         return ret;
3248 }
3249 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3250
3251 #ifdef CONFIG_TRACING
3252 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
3253                                     gfp_t gfpflags,
3254                                     int node, size_t size)
3255 {
3256         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, size);
3257
3258         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3259                            size, s->size, gfpflags, node);
3260
3261         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3262         return ret;
3263 }
3264 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3265 #endif
3266 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3267
3268 /*
3269  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3270  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3271  *
3272  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3273  * lock and free the item. If there is no additional partial page
3274  * handling required then we can return immediately.
3275  */
3276 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3277                         void *head, void *tail, int cnt,
3278                         unsigned long addr)
3279
3280 {
3281         void *prior;
3282         int was_frozen;
3283         struct page new;
3284         unsigned long counters;
3285         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3286         unsigned long flags;
3287
3288         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3289
3290         if (kfence_free(head))
3291                 return;
3292
3293         if (kmem_cache_debug(s) &&
3294             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
3295                 return;
3296
3297         do {
3298                 if (unlikely(n)) {
3299                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3300                         n = NULL;
3301                 }
3302                 prior = page->freelist;
3303                 counters = page->counters;
3304                 set_freepointer(s, tail, prior);
3305                 new.counters = counters;
3306                 was_frozen = new.frozen;
3307                 new.inuse -= cnt;
3308                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3309
3310                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3311
3312                                 /*
3313                                  * Slab was on no list before and will be
3314                                  * partially empty
3315                                  * We can defer the list move and instead
3316                                  * freeze it.
3317                                  */
3318                                 new.frozen = 1;
3319
3320                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3321
3322                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3323                                 /*
3324                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3325                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3326                                  * drop the list_lock without any processing.
3327                                  *
3328                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3329                                  * other processors updating the list of slabs.
3330                                  */
3331                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3332
3333                         }
3334                 }
3335
3336         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3337                 prior, counters,
3338                 head, new.counters,
3339                 "__slab_free"));
3340
3341         if (likely(!n)) {
3342
3343                 if (likely(was_frozen)) {
3344                         /*
3345                          * The list lock was not taken therefore no list
3346                          * activity can be necessary.
3347                          */
3348                         stat(s, FREE_FROZEN);
3349                 } else if (new.frozen) {
3350                         /*
3351                          * If we just froze the page then put it onto the
3352                          * per cpu partial list.
3353                          */
3354                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3355                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3356                 }
3357
3358                 return;
3359         }
3360
3361         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3362                 goto slab_empty;
3363
3364         /*
3365          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3366          * then add it.
3367          */
3368         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3369                 remove_full(s, n, page);
3370                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3371                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3372         }
3373         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3374         return;
3375
3376 slab_empty:
3377         if (prior) {
3378                 /*
3379                  * Slab on the partial list.
3380                  */
3381                 remove_partial(n, page);
3382                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3383         } else {
3384                 /* Slab must be on the full list */
3385                 remove_full(s, n, page);
3386         }
3387
3388         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3389         stat(s, FREE_SLAB);
3390         discard_slab(s, page);
3391 }
3392
3393 /*
3394  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3395  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3396  *
3397  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3398  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3399  * the item before.
3400  *
3401  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3402  * with all sorts of special processing.
3403  *
3404  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3405  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3406  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3407  */
3408 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3409                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3410                                 int cnt, unsigned long addr)
3411 {
3412         void *tail_obj = tail ? : head;
3413         struct kmem_cache_cpu *c;
3414         unsigned long tid;
3415
3416         memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3417 redo:
3418         /*
3419          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3420          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3421          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3422          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3423          */
3424         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3425         tid = READ_ONCE(c->tid);
3426
3427         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3428         barrier();
3429
3430         if (likely(page == c->page)) {
3431 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
3432                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3433
3434                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3435
3436                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3437                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3438                                 freelist, tid,
3439                                 head, next_tid(tid)))) {
3440
3441                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3442                         goto redo;
3443                 }
3444 #else /* CONFIG_PREEMPT_RT */
3445                 /*
3446                  * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if
3447                  * a slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not
3448                  * protected against a fast path operation in an irq handler. So
3449                  * we need to take the local_lock. We shouldn't simply defer to
3450                  * __slab_free() as that wouldn't use the cpu freelist at all.
3451                  */
3452                 void **freelist;
3453
3454                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3455                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3456                 if (unlikely(page != c->page)) {
3457                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3458                         goto redo;
3459                 }
3460                 tid = c->tid;
3461                 freelist = c->freelist;
3462
3463                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3464                 c->freelist = head;
3465                 c->tid = next_tid(tid);
3466
3467                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3468 #endif
3469                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3470         } else
3471                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3472
3473 }
3474
3475 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3476                                       void *head, void *tail, int cnt,
3477                                       unsigned long addr)
3478 {
3479         /*
3480          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3481          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3482          */
3483         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail))
3484                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3485 }
3486
3487 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3488 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3489 {
3490         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3491 }
3492 #endif
3493
3494 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3495 {
3496         s = cache_from_obj(s, x);
3497         if (!s)
3498                 return;
3499         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3500         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s->name);
3501 }
3502 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3503
3504 struct detached_freelist {
3505         struct page *page;
3506         void *tail;
3507         void *freelist;
3508         int cnt;
3509         struct kmem_cache *s;
3510 };
3511
3512 static inline void free_nonslab_page(struct page *page, void *object)
3513 {
3514         unsigned int order = compound_order(page);
3515
3516         VM_BUG_ON_PAGE(!PageCompound(page), page);
3517         kfree_hook(object);
3518         mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B, -(PAGE_SIZE << order));
3519         __free_pages(page, order);
3520 }
3521
3522 /*
3523  * This function progressively scans the array with free objects (with
3524  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3525  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3526  * page/objects.  This can happen without any need for
3527  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3528  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3529  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3530  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3531  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3532  * to performance reasons.
3533  */
3534 static inline
3535 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3536                             void **p, struct detached_freelist *df)
3537 {
3538         size_t first_skipped_index = 0;
3539         int lookahead = 3;
3540         void *object;
3541         struct page *page;
3542
3543         /* Always re-init detached_freelist */
3544         df->page = NULL;
3545
3546         do {
3547                 object = p[--size];
3548                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3549         } while (!object && size);
3550
3551         if (!object)
3552                 return 0;
3553
3554         page = virt_to_head_page(object);
3555         if (!s) {
3556                 /* Handle kalloc'ed objects */
3557                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3558                         free_nonslab_page(page, object);
3559                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3560                         return size;
3561                 }
3562                 /* Derive kmem_cache from object */
3563                 df->s = page->slab_cache;
3564         } else {
3565                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3566         }
3567
3568         if (is_kfence_address(object)) {
3569                 slab_free_hook(df->s, object, false);
3570                 __kfence_free(object);
3571                 p[size] = NULL; /* mark object processed */
3572                 return size;
3573         }
3574
3575         /* Start new detached freelist */
3576         df->page = page;
3577         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3578         df->tail = object;
3579         df->freelist = object;
3580         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3581         df->cnt = 1;
3582
3583         while (size) {
3584                 object = p[--size];
3585                 if (!object)
3586                         continue; /* Skip processed objects */
3587
3588                 /* df->page is always set at this point */
3589                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3590                         /* Opportunity build freelist */
3591                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3592                         df->freelist = object;
3593                         df->cnt++;
3594                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3595
3596                         continue;
3597                 }
3598
3599                 /* Limit look ahead search */
3600                 if (!--lookahead)
3601                         break;
3602
3603                 if (!first_skipped_index)
3604                         first_skipped_index = size + 1;
3605         }
3606
3607         return first_skipped_index;
3608 }
3609
3610 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3611 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3612 {
3613         if (WARN_ON(!size))
3614                 return;
3615
3616         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3617         do {
3618                 struct detached_freelist df;
3619
3620                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3621                 if (!df.page)
3622                         continue;
3623
3624                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
3625         } while (likely(size));
3626 }
3627 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3628
3629 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3630 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3631                           void **p)
3632 {
3633         struct kmem_cache_cpu *c;
3634         int i;
3635         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3636
3637         /* memcg and kmem_cache debug support */
3638         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3639         if (unlikely(!s))
3640                 return false;
3641         /*
3642          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3643          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3644          * handlers invoking normal fastpath.
3645          */
3646         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3647         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3648
3649         for (i = 0; i < size; i++) {
3650                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3651
3652                 if (unlikely(object)) {
3653                         p[i] = object;
3654                         continue;
3655                 }
3656
3657                 object = c->freelist;
3658                 if (unlikely(!object)) {
3659                         /*
3660                          * We may have removed an object from c->freelist using
3661                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3662                          * c->tid has not been bumped yet.
3663                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3664                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3665                          */
3666                         c->tid = next_tid(c->tid);
3667
3668                         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3669
3670                         /*
3671                          * Invoking slow path likely have side-effect
3672                          * of re-populating per CPU c->freelist
3673                          */
3674                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3675                                             _RET_IP_, c);
3676                         if (unlikely(!p[i]))
3677                                 goto error;
3678
3679                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3680                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3681
3682                         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3683
3684                         continue; /* goto for-loop */
3685                 }
3686                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3687                 p[i] = object;
3688                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3689         }
3690         c->tid = next_tid(c->tid);
3691         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3692         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3693
3694         /*
3695          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3696          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3697          */
3698         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3699                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3700         return i;
3701 error:
3702         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3703         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3704         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3705         return 0;
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3708
3709
3710 /*
3711  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3712  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3713  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3714  * another.
3715  *
3716  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3717  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3718  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3719  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3720  * locking overhead.
3721  */
3722
3723 /*
3724  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3725  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3726  * and increases the number of allocations possible without having to
3727  * take the list_lock.
3728  */
3729 static unsigned int slub_min_order;
3730 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3731 static unsigned int slub_min_objects;
3732
3733 /*
3734  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3735  *
3736  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3737  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3738  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3739  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3740  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3741  * would be wasted.
3742  *
3743  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3744  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3745  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3746  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3747  *
3748  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3749  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3750  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3751  * of space in favor of a small page order.
3752  *
3753  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3754  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3755  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3756  * the smallest order which will fit the object.
3757  */
3758 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3759                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3760                 unsigned int fract_leftover)
3761 {
3762         unsigned int min_order = slub_min_order;
3763         unsigned int order;
3764
3765         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3766                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3767
3768         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3769                         order <= max_order; order++) {
3770
3771                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3772                 unsigned int rem;
3773
3774                 rem = slab_size % size;
3775
3776                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3777                         break;
3778         }
3779
3780         return order;
3781 }
3782
3783 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3784 {
3785         unsigned int order;
3786         unsigned int min_objects;
3787         unsigned int max_objects;
3788         unsigned int nr_cpus;
3789
3790         /*
3791          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3792          * works by first attempting to generate a layout with
3793          * the best configuration and backing off gradually.
3794          *
3795          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3796          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3797          */
3798         min_objects = slub_min_objects;
3799         if (!min_objects) {
3800                 /*
3801                  * Some architectures will only update present cpus when
3802                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3803                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3804                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3805                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3806                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3807                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3808                  */
3809                 nr_cpus = num_present_cpus();
3810                 if (nr_cpus <= 1)
3811                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3812                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3813         }
3814         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3815         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3816
3817         while (min_objects > 1) {
3818                 unsigned int fraction;
3819
3820                 fraction = 16;
3821                 while (fraction >= 4) {
3822                         order = slab_order(size, min_objects,
3823                                         slub_max_order, fraction);
3824                         if (order <= slub_max_order)
3825                                 return order;
3826                         fraction /= 2;
3827                 }
3828                 min_objects--;
3829         }
3830
3831         /*
3832          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3833          * lets see if we can place a single object there.
3834          */
3835         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3836         if (order <= slub_max_order)
3837                 return order;
3838
3839         /*
3840          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3841          */
3842         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3843         if (order < MAX_ORDER)
3844                 return order;
3845         return -ENOSYS;
3846 }
3847
3848 static void
3849 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3850 {
3851         n->nr_partial = 0;
3852         spin_lock_init(&n->list_lock);
3853         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3854 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3855         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3856         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3857         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3858 #endif
3859 }
3860
3861 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3862 {
3863         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3864                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3865
3866         /*
3867          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3868          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3869          */
3870         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3871                                      2 * sizeof(void *));
3872
3873         if (!s->cpu_slab)
3874                 return 0;
3875
3876         init_kmem_cache_cpus(s);
3877
3878         return 1;
3879 }
3880
3881 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3882
3883 /*
3884  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3885  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3886  * possible.
3887  *
3888  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3889  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3890  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3891  */
3892 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3893 {
3894         struct page *page;
3895         struct kmem_cache_node *n;
3896
3897         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3898
3899         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3900
3901         BUG_ON(!page);
3902         if (page_to_nid(page) != node) {
3903                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3904                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3905         }
3906
3907         n = page->freelist;
3908         BUG_ON(!n);
3909 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3910         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3911         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3912 #endif
3913         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
3914         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3915         page->inuse = 1;
3916         page->frozen = 0;
3917         kmem_cache_node->node[node] = n;
3918         init_kmem_cache_node(n);
3919         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3920
3921         /*
3922          * No locks need to be taken here as it has just been
3923          * initialized and there is no concurrent access.
3924          */
3925         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3926 }
3927
3928 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3929 {
3930         int node;
3931         struct kmem_cache_node *n;
3932
3933         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3934                 s->node[node] = NULL;
3935                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3936         }
3937 }
3938
3939 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3940 {
3941         cache_random_seq_destroy(s);
3942         free_percpu(s->cpu_slab);
3943         free_kmem_cache_nodes(s);
3944 }
3945
3946 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3947 {
3948         int node;
3949
3950         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
3951                 struct kmem_cache_node *n;
3952
3953                 if (slab_state == DOWN) {
3954                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3955                         continue;
3956                 }
3957                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3958                                                 GFP_KERNEL, node);
3959
3960                 if (!n) {
3961                         free_kmem_cache_nodes(s);
3962                         return 0;
3963                 }
3964
3965                 init_kmem_cache_node(n);
3966                 s->node[node] = n;
3967         }
3968         return 1;
3969 }
3970
3971 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3972 {
3973         if (min < MIN_PARTIAL)
3974                 min = MIN_PARTIAL;
3975         else if (min > MAX_PARTIAL)
3976                 min = MAX_PARTIAL;
3977         s->min_partial = min;
3978 }
3979
3980 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3981 {
3982 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3983         /*
3984          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3985          * per cpu partial lists of a processor.
3986          *
3987          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3988          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3989          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3990          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3991          *
3992          * This setting also determines
3993          *
3994          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3995          *    per node list when we reach the limit.
3996          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3997          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3998          *    50% to keep some capacity around for frees.
3999          */
4000         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4001                 slub_set_cpu_partial(s, 0);
4002         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4003                 slub_set_cpu_partial(s, 2);
4004         else if (s->size >= 1024)
4005                 slub_set_cpu_partial(s, 6);
4006         else if (s->size >= 256)
4007                 slub_set_cpu_partial(s, 13);
4008         else
4009                 slub_set_cpu_partial(s, 30);
4010 #endif
4011 }
4012
4013 /*
4014  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4015  * a slab object.
4016  */
4017 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
4018 {
4019         slab_flags_t flags = s->flags;
4020         unsigned int size = s->object_size;
4021         unsigned int order;
4022
4023         /*
4024          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4025          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4026          * the possible location of the free pointer.
4027          */
4028         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4029
4030 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4031         /*
4032          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4033          * the slab may touch the object after free or before allocation
4034          * then we should never poison the object itself.
4035          */
4036         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4037                         !s->ctor)
4038                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4039         else
4040                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4041
4042
4043         /*
4044          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4045          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4046          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4047          */
4048         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4049                 size += sizeof(void *);
4050 #endif
4051
4052         /*
4053          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4054          * by the object and redzoning.
4055          */
4056         s->inuse = size;
4057
4058         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4059             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4060             s->ctor) {
4061                 /*
4062                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4063                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4064                  * kmem_cache_free.
4065                  *
4066                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4067                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4068                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4069                  *
4070                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4071                  * pointer is outside of the object is used in the
4072                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4073                  * longer true, the function needs to be modified.
4074                  */
4075                 s->offset = size;
4076                 size += sizeof(void *);
4077         } else {
4078                 /*
4079                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4080                  * it away from the edges of the object to avoid small
4081                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4082                  */
4083                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4084         }
4085
4086 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4087         if (flags & SLAB_STORE_USER)
4088                 /*
4089                  * Need to store information about allocs and frees after
4090                  * the object.
4091                  */
4092                 size += 2 * sizeof(struct track);
4093 #endif
4094
4095         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4096 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4097         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4098                 /*
4099                  * Add some empty padding so that we can catch
4100                  * overwrites from earlier objects rather than let
4101                  * tracking information or the free pointer be
4102                  * corrupted if a user writes before the start
4103                  * of the object.
4104                  */
4105                 size += sizeof(void *);
4106
4107                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4108                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4109                 size += s->red_left_pad;
4110         }
4111 #endif
4112
4113         /*
4114          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4115          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4116          * each object to conform to the alignment.
4117          */
4118         size = ALIGN(size, s->align);
4119         s->size = size;
4120         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4121         if (forced_order >= 0)
4122                 order = forced_order;
4123         else
4124                 order = calculate_order(size);
4125
4126         if ((int)order < 0)
4127                 return 0;
4128
4129         s->allocflags = 0;
4130         if (order)
4131                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4132
4133         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4134                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4135
4136         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4137                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4138
4139         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4140                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4141
4142         /*
4143          * Determine the number of objects per slab
4144          */
4145         s->oo = oo_make(order, size);
4146         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4147         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
4148                 s->max = s->oo;
4149
4150         return !!oo_objects(s->oo);
4151 }
4152
4153 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4154 {
4155         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4156 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4157         s->random = get_random_long();
4158 #endif
4159
4160         if (!calculate_sizes(s, -1))
4161                 goto error;
4162         if (disable_higher_order_debug) {
4163                 /*
4164                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4165                  * order increased.
4166                  */
4167                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4168                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4169                         s->offset = 0;
4170                         if (!calculate_sizes(s, -1))
4171                                 goto error;
4172                 }
4173         }
4174
4175 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4176     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4177         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4178                 /* Enable fast mode */
4179                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4180 #endif
4181
4182         /*
4183          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
4184          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4185          */
4186         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
4187
4188         set_cpu_partial(s);
4189
4190 #ifdef CONFIG_NUMA
4191         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4192 #endif
4193
4194         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4195         if (slab_state >= UP) {
4196                 if (init_cache_random_seq(s))
4197                         goto error;
4198         }
4199
4200         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4201                 goto error;
4202
4203         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4204                 return 0;
4205
4206         free_kmem_cache_nodes(s);
4207 error:
4208         return -EINVAL;
4209 }
4210
4211 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4212                               const char *text)
4213 {
4214 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4215         void *addr = page_address(page);
4216         unsigned long flags;
4217         unsigned long *map;
4218         void *p;
4219
4220         slab_err(s, page, text, s->name);
4221         slab_lock(page, &flags);
4222
4223         map = get_map(s, page);
4224         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4225
4226                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
4227                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4228                         print_tracking(s, p);
4229                 }
4230         }
4231         put_map(map);
4232         slab_unlock(page, &flags);
4233 #endif
4234 }
4235
4236 /*
4237  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4238  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4239  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4240  */
4241 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4242 {
4243         LIST_HEAD(discard);
4244         struct page *page, *h;
4245
4246         BUG_ON(irqs_disabled());
4247         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4248         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
4249                 if (!page->inuse) {
4250                         remove_partial(n, page);
4251                         list_add(&page->slab_list, &discard);
4252                 } else {
4253                         list_slab_objects(s, page,
4254                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4255                 }
4256         }
4257         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4258
4259         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
4260                 discard_slab(s, page);
4261 }
4262
4263 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4264 {
4265         int node;
4266         struct kmem_cache_node *n;
4267
4268         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4269                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4270                         return false;
4271         return true;
4272 }
4273
4274 /*
4275  * Release all resources used by a slab cache.
4276  */
4277 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4278 {
4279         int node;
4280         struct kmem_cache_node *n;
4281
4282         flush_all_cpus_locked(s);
4283         /* Attempt to free all objects */
4284         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4285                 free_partial(s, n);
4286                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4287                         return 1;
4288         }
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 #ifdef CONFIG_PRINTK
4293 void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page)
4294 {
4295         void *base;
4296         int __maybe_unused i;
4297         unsigned int objnr;
4298         void *objp;
4299         void *objp0;
4300         struct kmem_cache *s = page->slab_cache;
4301         struct track __maybe_unused *trackp;
4302
4303         kpp->kp_ptr = object;
4304         kpp->kp_page = page;
4305         kpp->kp_slab_cache = s;
4306         base = page_address(page);
4307         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4308 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4309         objp = restore_red_left(s, objp0);
4310 #else
4311         objp = objp0;
4312 #endif
4313         objnr = obj_to_index(s, page, objp);
4314         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4315         objp = base + s->size * objnr;
4316         kpp->kp_objp = objp;
4317         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + page->objects * s->size || (objp - base) % s->size) ||
4318             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4319                 return;
4320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4321         objp = fixup_red_left(s, objp);
4322         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4323         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4324 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
4325         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4326                 kpp->kp_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4327                 if (!kpp->kp_stack[i])
4328                         break;
4329         }
4330
4331         trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4332         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4333                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4334                 if (!kpp->kp_free_stack[i])
4335                         break;
4336         }
4337 #endif
4338 #endif
4339 }
4340 #endif
4341
4342 /********************************************************************
4343  *              Kmalloc subsystem
4344  *******************************************************************/
4345
4346 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4347 {
4348         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4349
4350         return 1;
4351 }
4352
4353 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4354
4355 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4356 {
4357         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4358         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4359
4360         return 1;
4361 }
4362
4363 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4364
4365 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4366 {
4367         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4368
4369         return 1;
4370 }
4371
4372 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4373
4374 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
4375 {
4376         struct kmem_cache *s;
4377         void *ret;
4378
4379         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4380                 return kmalloc_large(size, flags);
4381
4382         s = kmalloc_slab(size, flags);
4383
4384         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4385                 return s;
4386
4387         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_, size);
4388
4389         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
4390
4391         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4392
4393         return ret;
4394 }
4395 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
4396
4397 #ifdef CONFIG_NUMA
4398 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4399 {
4400         struct page *page;
4401         void *ptr = NULL;
4402         unsigned int order = get_order(size);
4403
4404         flags |= __GFP_COMP;
4405         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
4406         if (page) {
4407                 ptr = page_address(page);
4408                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4409                                       PAGE_SIZE << order);
4410         }
4411
4412         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
4413 }
4414
4415 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4416 {
4417         struct kmem_cache *s;
4418         void *ret;
4419
4420         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4421                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4422
4423                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4424                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4425                                    flags, node);
4426
4427                 return ret;
4428         }
4429
4430         s = kmalloc_slab(size, flags);
4431
4432         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4433                 return s;
4434
4435         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_, size);
4436
4437         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4438
4439         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4440
4441         return ret;
4442 }
4443 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4444 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4445
4446 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4447 /*
4448  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4449  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4450  * cache's usercopy region.
4451  *
4452  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4453  * to indicate an error.
4454  */
4455 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4456                          bool to_user)
4457 {
4458         struct kmem_cache *s;
4459         unsigned int offset;
4460         size_t object_size;
4461         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4462
4463         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4464
4465         /* Find object and usable object size. */
4466         s = page->slab_cache;
4467
4468         /* Reject impossible pointers. */
4469         if (ptr < page_address(page))
4470                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4471                                to_user, 0, n);
4472
4473         /* Find offset within object. */
4474         if (is_kfence)
4475                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4476         else
4477                 offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4478
4479         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4480         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4481                 if (offset < s->red_left_pad)
4482                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4483                                        s->name, to_user, offset, n);
4484                 offset -= s->red_left_pad;
4485         }
4486
4487         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4488         if (offset >= s->useroffset &&
4489             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4490             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4491                 return;
4492
4493         /*
4494          * If the copy is still within the allocated object, produce
4495          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4496          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4497          * whitelists.
4498          */
4499         object_size = slab_ksize(s);
4500         if (usercopy_fallback &&
4501             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
4502                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4503                 return;
4504         }
4505
4506         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4507 }
4508 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4509
4510 size_t __ksize(const void *object)
4511 {
4512         struct page *page;
4513
4514         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4515                 return 0;
4516
4517         page = virt_to_head_page(object);
4518
4519         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4520                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4521                 return page_size(page);
4522         }
4523
4524         return slab_ksize(page->slab_cache);
4525 }
4526 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4527
4528 void kfree(const void *x)
4529 {
4530         struct page *page;
4531         void *object = (void *)x;
4532
4533         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4534
4535         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4536                 return;
4537
4538         page = virt_to_head_page(x);
4539         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4540                 free_nonslab_page(page, object);
4541                 return;
4542         }
4543         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4544 }
4545 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4546
4547 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4548
4549 /*
4550  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4551  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4552  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4553  *
4554  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4555  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4556  * are freed in them.
4557  */
4558 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4559 {
4560         int node;
4561         int i;
4562         struct kmem_cache_node *n;
4563         struct page *page;
4564         struct page *t;
4565         struct list_head discard;
4566         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4567         unsigned long flags;
4568         int ret = 0;
4569
4570         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4571                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4572                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4573                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4574
4575                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4576
4577                 /*
4578                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4579                  *
4580                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4581                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4582                  */
4583                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4584                         int free = page->objects - page->inuse;
4585
4586                         /* Do not reread page->inuse */
4587                         barrier();
4588
4589                         /* We do not keep full slabs on the list */
4590                         BUG_ON(free <= 0);
4591
4592                         if (free == page->objects) {
4593                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4594                                 n->nr_partial--;
4595                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4596                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4597                 }
4598
4599                 /*
4600                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4601                  * partial list.
4602                  */
4603                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4604                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4605
4606                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4607
4608                 /* Release empty slabs */
4609                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4610                         discard_slab(s, page);
4611
4612                 if (slabs_node(s, node))
4613                         ret = 1;
4614         }
4615
4616         return ret;
4617 }
4618
4619 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4620 {
4621         flush_all(s);
4622         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4623 }
4624
4625 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4626 {
4627         struct kmem_cache *s;
4628
4629         mutex_lock(&slab_mutex);
4630         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4631                 flush_all_cpus_locked(s);
4632                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4633         }
4634         mutex_unlock(&slab_mutex);
4635
4636         return 0;
4637 }
4638
4639 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4640 {
4641         struct memory_notify *marg = arg;
4642         int offline_node;
4643
4644         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4645
4646         /*
4647          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4648          * for it yet.
4649          */
4650         if (offline_node < 0)
4651                 return;
4652
4653         mutex_lock(&slab_mutex);
4654         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4655         /*
4656          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4657          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4658          * slab_mutex.
4659          */
4660         mutex_unlock(&slab_mutex);
4661 }
4662
4663 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4664 {
4665         struct kmem_cache_node *n;
4666         struct kmem_cache *s;
4667         struct memory_notify *marg = arg;
4668         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4669         int ret = 0;
4670
4671         /*
4672          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4673          * already created. Nothing to do.
4674          */
4675         if (nid < 0)
4676                 return 0;
4677
4678         /*
4679          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4680          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4681          * online.
4682          */
4683         mutex_lock(&slab_mutex);
4684         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4685                 /*
4686                  * The structure may already exist if the node was previously
4687                  * onlined and offlined.
4688                  */
4689                 if (get_node(s, nid))
4690                         continue;
4691                 /*
4692                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4693                  *      since memory is not yet available from the node that
4694                  *      is brought up.
4695                  */
4696                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4697                 if (!n) {
4698                         ret = -ENOMEM;
4699                         goto out;
4700                 }
4701                 init_kmem_cache_node(n);
4702                 s->node[nid] = n;
4703         }
4704         /*
4705          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4706          * initialized for the new node.
4707          */
4708         node_set(nid, slab_nodes);
4709 out:
4710         mutex_unlock(&slab_mutex);
4711         return ret;
4712 }
4713
4714 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4715                                 unsigned long action, void *arg)
4716 {
4717         int ret = 0;
4718
4719         switch (action) {
4720         case MEM_GOING_ONLINE:
4721                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4722                 break;
4723         case MEM_GOING_OFFLINE:
4724                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4725                 break;
4726         case MEM_OFFLINE:
4727         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4728                 slab_mem_offline_callback(arg);
4729                 break;
4730         case MEM_ONLINE:
4731         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4732                 break;
4733         }
4734         if (ret)
4735                 ret = notifier_from_errno(ret);
4736         else
4737                 ret = NOTIFY_OK;
4738         return ret;
4739 }
4740
4741 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4742         .notifier_call = slab_memory_callback,
4743         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4744 };
4745
4746 /********************************************************************
4747  *                      Basic setup of slabs
4748  *******************************************************************/
4749
4750 /*
4751  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4752  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4753  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4754  */
4755
4756 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4757 {
4758         int node;
4759         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4760         struct kmem_cache_node *n;
4761
4762         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4763
4764         /*
4765          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4766          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4767          * IPIs around.
4768          */
4769         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4770         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4771                 struct page *p;
4772
4773                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4774                         p->slab_cache = s;
4775
4776 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4777                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4778                         p->slab_cache = s;
4779 #endif
4780         }
4781         list_add(&s->list, &slab_caches);
4782         return s;
4783 }
4784
4785 void __init kmem_cache_init(void)
4786 {
4787         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4788                 boot_kmem_cache_node;
4789         int node;
4790
4791         if (debug_guardpage_minorder())
4792                 slub_max_order = 0;
4793
4794         /* Print slub debugging pointers without hashing */
4795         if (__slub_debug_enabled())
4796                 no_hash_pointers_enable(NULL);
4797
4798         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4799         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4800
4801         /*
4802          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4803          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4804          */
4805         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4806                 node_set(node, slab_nodes);
4807
4808         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4809                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4810
4811         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4812
4813         /* Able to allocate the per node structures */
4814         slab_state = PARTIAL;
4815
4816         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4817                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4818                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4819                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4820
4821         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4822         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4823
4824         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4825         setup_kmalloc_cache_index_table();
4826         create_kmalloc_caches(0);
4827
4828         /* Setup random freelists for each cache */
4829         init_freelist_randomization();
4830
4831         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4832                                   slub_cpu_dead);
4833
4834         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4835                 cache_line_size(),
4836                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4837                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4838 }
4839
4840 void __init kmem_cache_init_late(void)
4841 {
4842 }
4843
4844 struct kmem_cache *
4845 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4846                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4847 {
4848         struct kmem_cache *s;
4849
4850         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4851         if (s) {
4852                 s->refcount++;
4853
4854                 /*
4855                  * Adjust the object sizes so that we clear
4856                  * the complete object on kzalloc.
4857                  */
4858                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4859                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4860
4861                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4862                         s->refcount--;
4863                         s = NULL;
4864                 }
4865         }
4866
4867         return s;
4868 }
4869
4870 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4871 {
4872         int err;
4873
4874         err = kmem_cache_open(s, flags);
4875         if (err)
4876                 return err;
4877
4878         /* Mutex is not taken during early boot */
4879         if (slab_state <= UP)
4880                 return 0;
4881
4882         err = sysfs_slab_add(s);
4883         if (err)
4884                 __kmem_cache_release(s);
4885
4886         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
4887                 debugfs_slab_add(s);
4888
4889         return err;
4890 }
4891
4892 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4893 {
4894         struct kmem_cache *s;
4895         void *ret;
4896
4897         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4898                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4899
4900         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4901
4902         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4903                 return s;
4904
4905         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller, size);
4906
4907         /* Honor the call site pointer we received. */
4908         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4909
4910         return ret;
4911 }
4912 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
4913
4914 #ifdef CONFIG_NUMA
4915 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4916                                         int node, unsigned long caller)
4917 {
4918         struct kmem_cache *s;
4919         void *ret;
4920
4921         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4922                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4923
4924                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4925                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4926                                    gfpflags, node);
4927
4928                 return ret;
4929         }
4930
4931         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4932
4933         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4934                 return s;
4935
4936         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller, size);
4937
4938         /* Honor the call site pointer we received. */
4939         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4940
4941         return ret;
4942 }
4943 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
4944 #endif
4945
4946 #ifdef CONFIG_SYSFS
4947 static int count_inuse(struct page *page)
4948 {
4949         return page->inuse;
4950 }
4951
4952 static int count_total(struct page *page)
4953 {
4954         return page->objects;
4955 }
4956 #endif
4957
4958 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4959 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4960                           unsigned long *obj_map)
4961 {
4962         void *p;
4963         void *addr = page_address(page);
4964         unsigned long flags;
4965
4966         slab_lock(page, &flags);
4967
4968         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4969                 goto unlock;
4970
4971         /* Now we know that a valid freelist exists */
4972         __fill_map(obj_map, s, page);
4973         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4974                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
4975                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4976
4977                 if (!check_object(s, page, p, val))
4978                         break;
4979         }
4980 unlock:
4981         slab_unlock(page, &flags);
4982 }
4983
4984 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4985                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
4986 {
4987         unsigned long count = 0;
4988         struct page *page;
4989         unsigned long flags;
4990
4991         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4992
4993         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
4994                 validate_slab(s, page, obj_map);
4995                 count++;
4996         }
4997         if (count != n->nr_partial) {
4998                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4999                        s->name, count, n->nr_partial);
5000                 slab_add_kunit_errors();
5001         }
5002
5003         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5004                 goto out;
5005
5006         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
5007                 validate_slab(s, page, obj_map);
5008                 count++;
5009         }
5010         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5011                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5012                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5013                 slab_add_kunit_errors();
5014         }
5015
5016 out:
5017         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5018         return count;
5019 }
5020
5021 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5022 {
5023         int node;
5024         unsigned long count = 0;
5025         struct kmem_cache_node *n;
5026         unsigned long *obj_map;
5027
5028         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5029         if (!obj_map)
5030                 return -ENOMEM;
5031
5032         flush_all(s);
5033         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5034                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5035
5036         bitmap_free(obj_map);
5037
5038         return count;
5039 }
5040 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5041
5042 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5043 /*
5044  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5045  * and freed.
5046  */
5047
5048 struct location {
5049         unsigned long count;
5050         unsigned long addr;
5051         long long sum_time;
5052         long min_time;
5053         long max_time;
5054         long min_pid;
5055         long max_pid;
5056         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5057         nodemask_t nodes;
5058 };
5059
5060 struct loc_track {
5061         unsigned long max;
5062         unsigned long count;
5063         struct location *loc;
5064 };
5065
5066 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5067
5068 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5069 {
5070         if (t->max)
5071                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5072                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5073 }
5074
5075 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5076 {
5077         struct location *l;
5078         int order;
5079
5080         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5081
5082         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5083         if (!l)
5084                 return 0;
5085
5086         if (t->count) {
5087                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5088                 free_loc_track(t);
5089         }
5090         t->max = max;
5091         t->loc = l;
5092         return 1;
5093 }
5094
5095 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5096                                 const struct track *track)
5097 {
5098         long start, end, pos;
5099         struct location *l;
5100         unsigned long caddr;
5101         unsigned long age = jiffies - track->when;
5102
5103         start = -1;
5104         end = t->count;
5105
5106         for ( ; ; ) {
5107                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5108
5109                 /*
5110                  * There is nothing at "end". If we end up there
5111                  * we need to add something to before end.
5112                  */
5113                 if (pos == end)
5114                         break;
5115
5116                 caddr = t->loc[pos].addr;
5117                 if (track->addr == caddr) {
5118
5119                         l = &t->loc[pos];
5120                         l->count++;
5121                         if (track->when) {
5122                                 l->sum_time += age;
5123                                 if (age < l->min_time)
5124                                         l->min_time = age;
5125                                 if (age > l->max_time)
5126                                         l->max_time = age;
5127
5128                                 if (track->pid < l->min_pid)
5129                                         l->min_pid = track->pid;
5130                                 if (track->pid > l->max_pid)
5131                                         l->max_pid = track->pid;
5132
5133                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5134                                                 to_cpumask(l->cpus));
5135                         }
5136                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5137                         return 1;
5138                 }
5139
5140                 if (track->addr < caddr)
5141                         end = pos;
5142                 else
5143                         start = pos;
5144         }
5145
5146         /*
5147          * Not found. Insert new tracking element.
5148          */
5149         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5150                 return 0;
5151
5152         l = t->loc + pos;
5153         if (pos < t->count)
5154                 memmove(l + 1, l,
5155                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5156         t->count++;
5157         l->count = 1;
5158         l->addr = track->addr;
5159         l->sum_time = age;
5160         l->min_time = age;
5161         l->max_time = age;
5162         l->min_pid = track->pid;
5163         l->max_pid = track->pid;
5164         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5165         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5166         nodes_clear(l->nodes);
5167         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5168         return 1;
5169 }
5170
5171 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5172                 struct page *page, enum track_item alloc,
5173                 unsigned long *obj_map)
5174 {
5175         void *addr = page_address(page);
5176         void *p;
5177
5178         __fill_map(obj_map, s, page);
5179
5180         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
5181                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5182                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
5183 }
5184 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5185 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5186
5187 #ifdef CONFIG_SYSFS
5188 enum slab_stat_type {
5189         SL_ALL,                 /* All slabs */
5190         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5191         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5192         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5193         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5194 };
5195
5196 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5197 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5198 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5199 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5200 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5201
5202 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5203                                  char *buf, unsigned long flags)
5204 {
5205         unsigned long total = 0;
5206         int node;
5207         int x;
5208         unsigned long *nodes;
5209         int len = 0;
5210
5211         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5212         if (!nodes)
5213                 return -ENOMEM;
5214
5215         if (flags & SO_CPU) {
5216                 int cpu;
5217
5218                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5219                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5220                                                                cpu);
5221                         int node;
5222                         struct page *page;
5223
5224                         page = READ_ONCE(c->page);
5225                         if (!page)
5226                                 continue;
5227
5228                         node = page_to_nid(page);
5229                         if (flags & SO_TOTAL)
5230                                 x = page->objects;
5231                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5232                                 x = page->inuse;
5233                         else
5234                                 x = 1;
5235
5236                         total += x;
5237                         nodes[node] += x;
5238
5239                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
5240                         if (page) {
5241                                 node = page_to_nid(page);
5242                                 if (flags & SO_TOTAL)
5243                                         WARN_ON_ONCE(1);
5244                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5245                                         WARN_ON_ONCE(1);
5246                                 else
5247                                         x = page->pages;
5248                                 total += x;
5249                                 nodes[node] += x;
5250                         }
5251                 }
5252         }
5253
5254         /*
5255          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5256          * already held which will conflict with an existing lock order:
5257          *
5258          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5259          *
5260          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5261          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5262          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5263          */
5264
5265 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5266         if (flags & SO_ALL) {
5267                 struct kmem_cache_node *n;
5268
5269                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5270
5271                         if (flags & SO_TOTAL)
5272                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5273                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5274                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5275                                         count_partial(n, count_free);
5276                         else
5277                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5278                         total += x;
5279                         nodes[node] += x;
5280                 }
5281
5282         } else
5283 #endif
5284         if (flags & SO_PARTIAL) {
5285                 struct kmem_cache_node *n;
5286
5287                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5288                         if (flags & SO_TOTAL)
5289                                 x = count_partial(n, count_total);
5290                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5291                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5292                         else
5293                                 x = n->nr_partial;
5294                         total += x;
5295                         nodes[node] += x;
5296                 }
5297         }
5298
5299         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5300 #ifdef CONFIG_NUMA
5301         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5302                 if (nodes[node])
5303                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5304                                              node, nodes[node]);
5305         }
5306 #endif
5307         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5308         kfree(nodes);
5309
5310         return len;
5311 }
5312
5313 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5314 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5315
5316 struct slab_attribute {
5317         struct attribute attr;
5318         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5319         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5320 };
5321
5322 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5323         static struct slab_attribute _name##_attr = \
5324         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
5325
5326 #define SLAB_ATTR(_name) \
5327         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
5328         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
5329
5330 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5331 {
5332         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5333 }
5334 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5335
5336 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5337 {
5338         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5339 }
5340 SLAB_ATTR_RO(align);
5341
5342 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5343 {
5344         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5345 }
5346 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5347
5348 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5349 {
5350         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5351 }
5352 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5353
5354 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5355 {
5356         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5357 }
5358 SLAB_ATTR_RO(order);
5359
5360 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5361 {
5362         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5363 }
5364
5365 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5366                                  size_t length)
5367 {
5368         unsigned long min;
5369         int err;
5370
5371         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5372         if (err)
5373                 return err;
5374
5375         set_min_partial(s, min);
5376         return length;
5377 }
5378 SLAB_ATTR(min_partial);
5379
5380 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5381 {
5382         return sysfs_emit(buf, "%u\n", slub_cpu_partial(s));
5383 }
5384
5385 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5386                                  size_t length)
5387 {
5388         unsigned int objects;
5389         int err;
5390
5391         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5392         if (err)
5393                 return err;
5394         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5395                 return -EINVAL;
5396
5397         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5398         flush_all(s);
5399         return length;
5400 }
5401 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5402
5403 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5404 {
5405         if (!s->ctor)
5406                 return 0;
5407         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5408 }
5409 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5410
5411 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5412 {
5413         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5414 }
5415 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5416
5417 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5418 {
5419         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5420 }
5421 SLAB_ATTR_RO(partial);
5422
5423 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5424 {
5425         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5426 }
5427 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5428
5429 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5430 {
5431         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5432 }
5433 SLAB_ATTR_RO(objects);
5434
5435 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5436 {
5437         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5438 }
5439 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5440
5441 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5442 {
5443         int objects = 0;
5444         int pages = 0;
5445         int cpu;
5446         int len = 0;
5447
5448         for_each_online_cpu(cpu) {
5449                 struct page *page;
5450
5451                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5452
5453                 if (page) {
5454                         pages += page->pages;
5455                         objects += page->pobjects;
5456                 }
5457         }
5458
5459         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, pages);
5460
5461 #ifdef CONFIG_SMP
5462         for_each_online_cpu(cpu) {
5463                 struct page *page;
5464
5465                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5466                 if (page)
5467                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5468                                              cpu, page->pobjects, page->pages);
5469         }
5470 #endif
5471         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5472
5473         return len;
5474 }
5475 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5476
5477 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5478 {
5479         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5480 }
5481 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5482
5483 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5484 {
5485         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5486 }
5487 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5488
5489 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5490 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5491 {
5492         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5493 }
5494 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5495 #endif
5496
5497 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5498 {
5499         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5500 }
5501 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5502
5503 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5504 {
5505         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5506 }
5507 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5508
5509 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5510 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5511 {
5512         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5513 }
5514 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5515
5516 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5517 {
5518         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5519 }
5520 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5521
5522 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5523 {
5524         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5525 }
5526 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5527
5528 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5529 {
5530         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5531 }
5532 SLAB_ATTR_RO(trace);
5533
5534 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5535 {
5536         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5537 }
5538
5539 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5540
5541 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5542 {
5543         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5544 }
5545
5546 SLAB_ATTR_RO(poison);
5547
5548 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5549 {
5550         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5551 }
5552
5553 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5554
5555 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5556 {
5557         return 0;
5558 }
5559
5560 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5561                         const char *buf, size_t length)
5562 {
5563         int ret = -EINVAL;
5564
5565         if (buf[0] == '1') {
5566                 ret = validate_slab_cache(s);
5567                 if (ret >= 0)
5568                         ret = length;
5569         }
5570         return ret;
5571 }
5572 SLAB_ATTR(validate);
5573
5574 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5575
5576 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5577 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5578 {
5579         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5580 }
5581 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5582 #endif
5583
5584 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5585 {
5586         return 0;
5587 }
5588
5589 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5590                         const char *buf, size_t length)
5591 {
5592         if (buf[0] == '1')
5593                 kmem_cache_shrink(s);
5594         else
5595                 return -EINVAL;
5596         return length;
5597 }
5598 SLAB_ATTR(shrink);
5599
5600 #ifdef CONFIG_NUMA
5601 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5602 {
5603         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5604 }
5605
5606 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5607                                 const char *buf, size_t length)
5608 {
5609         unsigned int ratio;
5610         int err;
5611
5612         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5613         if (err)
5614                 return err;
5615         if (ratio > 100)
5616                 return -ERANGE;
5617
5618         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5619
5620         return length;
5621 }
5622 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5623 #endif
5624
5625 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5626 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5627 {
5628         unsigned long sum  = 0;
5629         int cpu;
5630         int len = 0;
5631         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5632
5633         if (!data)
5634                 return -ENOMEM;
5635
5636         for_each_online_cpu(cpu) {
5637                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5638
5639                 data[cpu] = x;
5640                 sum += x;
5641         }
5642
5643         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5644
5645 #ifdef CONFIG_SMP
5646         for_each_online_cpu(cpu) {
5647                 if (data[cpu])
5648                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5649                                              cpu, data[cpu]);
5650         }
5651 #endif
5652         kfree(data);
5653         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5654
5655         return len;
5656 }
5657
5658 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5659 {
5660         int cpu;
5661
5662         for_each_online_cpu(cpu)
5663                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5664 }
5665
5666 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5667 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5668 {                                                               \
5669         return show_stat(s, buf, si);                           \
5670 }                                                               \
5671 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5672                                 const char *buf, size_t length) \
5673 {                                                               \
5674         if (buf[0] != '0')                                      \
5675                 return -EINVAL;                                 \
5676         clear_stat(s, si);                                      \
5677         return length;                                          \
5678 }                                                               \
5679 SLAB_ATTR(text);                                                \
5680
5681 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5682 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5683 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5684 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5685 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5686 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5687 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5688 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5689 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5690 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5691 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5692 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5693 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5694 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5695 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5696 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5697 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5698 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5699 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5700 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5701 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5702 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5703 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5704 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5705 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5706 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5707 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5708
5709 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5710         &slab_size_attr.attr,
5711         &object_size_attr.attr,
5712         &objs_per_slab_attr.attr,
5713         &order_attr.attr,
5714         &min_partial_attr.attr,
5715         &cpu_partial_attr.attr,
5716         &objects_attr.attr,
5717         &objects_partial_attr.attr,
5718         &partial_attr.attr,
5719         &cpu_slabs_attr.attr,
5720         &ctor_attr.attr,
5721         &aliases_attr.attr,
5722         &align_attr.attr,
5723         &hwcache_align_attr.attr,
5724         &reclaim_account_attr.attr,
5725         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5726         &shrink_attr.attr,
5727         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5728 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5729         &total_objects_attr.attr,
5730         &slabs_attr.attr,
5731         &sanity_checks_attr.attr,
5732         &trace_attr.attr,
5733         &red_zone_attr.attr,
5734         &poison_attr.attr,
5735         &store_user_attr.attr,
5736         &validate_attr.attr,
5737 #endif
5738 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5739         &cache_dma_attr.attr,
5740 #endif
5741 #ifdef CONFIG_NUMA
5742         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5743 #endif
5744 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5745         &alloc_fastpath_attr.attr,
5746         &alloc_slowpath_attr.attr,
5747         &free_fastpath_attr.attr,
5748         &free_slowpath_attr.attr,
5749         &free_frozen_attr.attr,
5750         &free_add_partial_attr.attr,
5751         &free_remove_partial_attr.attr,
5752         &alloc_from_partial_attr.attr,
5753         &alloc_slab_attr.attr,
5754         &alloc_refill_attr.attr,
5755         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5756         &free_slab_attr.attr,
5757         &cpuslab_flush_attr.attr,
5758         &deactivate_full_attr.attr,
5759         &deactivate_empty_attr.attr,
5760         &deactivate_to_head_attr.attr,
5761         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5762         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5763         &deactivate_bypass_attr.attr,
5764         &order_fallback_attr.attr,
5765         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5766         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5767         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5768         &cpu_partial_free_attr.attr,
5769         &cpu_partial_node_attr.attr,
5770         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5771 #endif
5772 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5773         &failslab_attr.attr,
5774 #endif
5775         &usersize_attr.attr,
5776
5777         NULL
5778 };
5779
5780 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5781         .attrs = slab_attrs,
5782 };
5783
5784 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5785                                 struct attribute *attr,
5786                                 char *buf)
5787 {
5788         struct slab_attribute *attribute;
5789         struct kmem_cache *s;
5790         int err;
5791
5792         attribute = to_slab_attr(attr);
5793         s = to_slab(kobj);
5794
5795         if (!attribute->show)
5796                 return -EIO;
5797
5798         err = attribute->show(s, buf);
5799
5800         return err;
5801 }
5802
5803 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5804                                 struct attribute *attr,
5805                                 const char *buf, size_t len)
5806 {
5807         struct slab_attribute *attribute;
5808         struct kmem_cache *s;
5809         int err;
5810
5811         attribute = to_slab_attr(attr);
5812         s = to_slab(kobj);
5813
5814         if (!attribute->store)
5815                 return -EIO;
5816
5817         err = attribute->store(s, buf, len);
5818         return err;
5819 }
5820
5821 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5822 {
5823         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5824 }
5825
5826 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5827         .show = slab_attr_show,
5828         .store = slab_attr_store,
5829 };
5830
5831 static struct kobj_type slab_ktype = {
5832         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5833         .release = kmem_cache_release,
5834 };
5835
5836 static struct kset *slab_kset;
5837
5838 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5839 {
5840         return slab_kset;
5841 }
5842
5843 #define ID_STR_LENGTH 64
5844
5845 /* Create a unique string id for a slab cache:
5846  *
5847  * Format       :[flags-]size
5848  */
5849 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5850 {
5851         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5852         char *p = name;
5853
5854         BUG_ON(!name);
5855
5856         *p++ = ':';
5857         /*
5858          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5859          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5860          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5861          * are matched during merging to guarantee that the id is
5862          * unique.
5863          */
5864         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5865                 *p++ = 'd';
5866         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5867                 *p++ = 'D';
5868         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5869                 *p++ = 'a';
5870         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5871                 *p++ = 'F';
5872         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5873                 *p++ = 'A';
5874         if (p != name + 1)
5875                 *p++ = '-';
5876         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5877
5878         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5879         return name;
5880 }
5881
5882 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5883 {
5884         int err;
5885         const char *name;
5886         struct kset *kset = cache_kset(s);
5887         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5888
5889         if (!kset) {
5890                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5891                 return 0;
5892         }
5893
5894         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5895                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5896                 unmergeable = 1;
5897
5898         if (unmergeable) {
5899                 /*
5900                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5901                  * This is typically the case for debug situations. In that
5902                  * case we can catch duplicate names easily.
5903                  */
5904                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5905                 name = s->name;
5906         } else {
5907                 /*
5908                  * Create a unique name for the slab as a target
5909                  * for the symlinks.
5910                  */
5911                 name = create_unique_id(s);
5912         }
5913
5914         s->kobj.kset = kset;
5915         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5916         if (err)
5917                 goto out;
5918
5919         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5920         if (err)
5921                 goto out_del_kobj;
5922
5923         if (!unmergeable) {
5924                 /* Setup first alias */
5925                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5926         }
5927 out:
5928         if (!unmergeable)
5929                 kfree(name);
5930         return err;
5931 out_del_kobj:
5932         kobject_del(&s->kobj);
5933         goto out;
5934 }
5935
5936 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5937 {
5938         if (slab_state >= FULL)
5939                 kobject_del(&s->kobj);
5940 }
5941
5942 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5943 {
5944         if (slab_state >= FULL)
5945                 kobject_put(&s->kobj);
5946 }
5947
5948 /*
5949  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5950  * available lest we lose that information.
5951  */
5952 struct saved_alias {
5953         struct kmem_cache *s;
5954         const char *name;
5955         struct saved_alias *next;
5956 };
5957
5958 static struct saved_alias *alias_list;
5959
5960 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5961 {
5962         struct saved_alias *al;
5963
5964         if (slab_state == FULL) {
5965                 /*
5966                  * If we have a leftover link then remove it.
5967                  */
5968                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5969                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5970         }
5971
5972         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5973         if (!al)
5974                 return -ENOMEM;
5975
5976         al->s = s;
5977         al->name = name;
5978         al->next = alias_list;
5979         alias_list = al;
5980         return 0;
5981 }
5982
5983 static int __init slab_sysfs_init(void)
5984 {
5985         struct kmem_cache *s;
5986         int err;
5987
5988         mutex_lock(&slab_mutex);
5989
5990         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
5991         if (!slab_kset) {
5992                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5993                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5994                 return -ENOSYS;
5995         }
5996
5997         slab_state = FULL;
5998
5999         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6000                 err = sysfs_slab_add(s);
6001                 if (err)
6002                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6003                                s->name);
6004         }
6005
6006         while (alias_list) {
6007                 struct saved_alias *al = alias_list;
6008
6009                 alias_list = alias_list->next;
6010                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6011                 if (err)
6012                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6013                                al->name);
6014                 kfree(al);
6015         }
6016
6017         mutex_unlock(&slab_mutex);
6018         return 0;
6019 }
6020
6021 __initcall(slab_sysfs_init);
6022 #endif /* CONFIG_SYSFS */
6023
6024 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6025 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6026 {
6027
6028         struct location *l;
6029         unsigned int idx = *(unsigned int *)v;
6030         struct loc_track *t = seq->private;
6031
6032         if (idx < t->count) {
6033                 l = &t->loc[idx];
6034
6035                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6036
6037                 if (l->addr)
6038                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6039                 else
6040                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6041
6042                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6043                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6044                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6045                                 l->max_time);
6046                 } else
6047                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6048
6049                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6050                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6051                 else
6052                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6053                                 l->min_pid);
6054
6055                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6056                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6057                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6058
6059                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6060                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6061                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6062
6063                 seq_puts(seq, "\n");
6064         }
6065
6066         if (!idx && !t->count)
6067                 seq_puts(seq, "No data\n");
6068
6069         return 0;
6070 }
6071
6072 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6073 {
6074 }
6075
6076 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6077 {
6078         struct loc_track *t = seq->private;
6079
6080         v = ppos;
6081         ++*ppos;
6082         if (*ppos <= t->count)
6083                 return v;
6084
6085         return NULL;
6086 }
6087
6088 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6089 {
6090         return ppos;
6091 }
6092
6093 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6094         .start  = slab_debugfs_start,
6095         .next   = slab_debugfs_next,
6096         .stop   = slab_debugfs_stop,
6097         .show   = slab_debugfs_show,
6098 };
6099
6100 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6101 {
6102
6103         struct kmem_cache_node *n;
6104         enum track_item alloc;
6105         int node;
6106         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6107                                                 sizeof(struct loc_track));
6108         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6109         unsigned long *obj_map;
6110
6111         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6112         if (!obj_map)
6113                 return -ENOMEM;
6114
6115         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6116                 alloc = TRACK_ALLOC;
6117         else
6118                 alloc = TRACK_FREE;
6119
6120         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6121                 bitmap_free(obj_map);
6122                 return -ENOMEM;
6123         }
6124
6125         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6126                 unsigned long flags;
6127                 struct page *page;
6128
6129                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6130                         continue;
6131
6132                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6133                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
6134                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6135                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
6136                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6137                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6138         }
6139
6140         bitmap_free(obj_map);
6141         return 0;
6142 }
6143
6144 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6145 {
6146         struct seq_file *seq = file->private_data;
6147         struct loc_track *t = seq->private;
6148
6149         free_loc_track(t);
6150         return seq_release_private(inode, file);
6151 }
6152
6153 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6154         .open    = slab_debug_trace_open,
6155         .read    = seq_read,
6156         .llseek  = seq_lseek,
6157         .release = slab_debug_trace_release,
6158 };
6159
6160 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6161 {
6162         struct dentry *slab_cache_dir;
6163
6164         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6165                 return;
6166
6167         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6168
6169         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6170                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6171
6172         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6173                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6174 }
6175
6176 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6177 {
6178         debugfs_remove_recursive(debugfs_lookup(s->name, slab_debugfs_root));
6179 }
6180
6181 static int __init slab_debugfs_init(void)
6182 {
6183         struct kmem_cache *s;
6184
6185         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6186
6187         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6188                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6189                         debugfs_slab_add(s);
6190
6191         return 0;
6192
6193 }
6194 __initcall(slab_debugfs_init);
6195 #endif
6196 /*
6197  * The /proc/slabinfo ABI
6198  */
6199 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6200 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6201 {
6202         unsigned long nr_slabs = 0;
6203         unsigned long nr_objs = 0;
6204         unsigned long nr_free = 0;
6205         int node;
6206         struct kmem_cache_node *n;
6207
6208         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6209                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6210                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6211                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6212         }
6213
6214         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6215         sinfo->num_objs = nr_objs;
6216         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6217         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6218         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6219         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6220 }
6221
6222 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6223 {
6224 }
6225
6226 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6227                        size_t count, loff_t *ppos)
6228 {
6229         return -EIO;
6230 }
6231 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */