Merge remote-tracking branch 'torvalds/master' into perf/core
[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
40 #include <trace/events/kmem.h>
41
42 #include "internal.h"
43
44 /*
45  * Lock order:
46  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
47  *   2. node->list_lock
48  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
49  *
50  *   slab_mutex
51  *
52  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
53  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
54  *
55  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
56  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
57  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
58  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
59  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
60  *      D. page->frozen         -> frozen state
61  *
62  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
63  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
64  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
65  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
66  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
67  *   page's freelist.
68  *
69  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
70  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
71  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
72  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
73  *   modified without taking the list lock).
74  *
75  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
76  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
77  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
78  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
79  *   the list lock.
80  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
81  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
82  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
83  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
84  *
85  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
86  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
87  *
88  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
89  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
90  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
91  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
92  * cannot scan all objects.
93  *
94  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
95  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
96  * fast frees and allocs.
97  *
98  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
99  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
100  *                      such as satisfying allocations for a specific
101  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
102  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
103  *                      list operations. It is up to the processor holding
104  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
105  *                      when the slab is no longer needed.
106  *
107  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
108  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
109  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
110  *                      freelist that allows lockless access to
111  *                      free objects in addition to the regular freelist
112  *                      that requires the slab lock.
113  *
114  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
115  *                      options set. This moves slab handling out of
116  *                      the fast path and disables lockless freelists.
117  */
118
119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
121 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
122 #else
123 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
124 #endif
125 #endif
126
127 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
128 {
129         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
130 }
131
132 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
133 {
134         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
135                 p += s->red_left_pad;
136
137         return p;
138 }
139
140 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
141 {
142 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
143         return !kmem_cache_debug(s);
144 #else
145         return false;
146 #endif
147 }
148
149 /*
150  * Issues still to be resolved:
151  *
152  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
153  *
154  * - Variable sizing of the per node arrays
155  */
156
157 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
158 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
159
160 /* Enable to log cmpxchg failures */
161 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
162
163 /*
164  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
165  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
166  */
167 #define MIN_PARTIAL 5
168
169 /*
170  * Maximum number of desirable partial slabs.
171  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
172  * sort the partial list by the number of objects in use.
173  */
174 #define MAX_PARTIAL 10
175
176 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
177                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
178
179 /*
180  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
181  * issues when checking or reading debug information
182  */
183 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
184                                 SLAB_TRACE)
185
186
187 /*
188  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
189  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
190  * metadata.
191  */
192 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
193
194 #define OO_SHIFT        16
195 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
196 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
197
198 /* Internal SLUB flags */
199 /* Poison object */
200 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
201 /* Use cmpxchg_double */
202 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
203
204 /*
205  * Tracking user of a slab.
206  */
207 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
208 struct track {
209         unsigned long addr;     /* Called from address */
210 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
211         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
212 #endif
213         int cpu;                /* Was running on cpu */
214         int pid;                /* Pid context */
215         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
216 };
217
218 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
219
220 #ifdef CONFIG_SYSFS
221 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
222 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
223 #else
224 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
225 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
226                                                         { return 0; }
227 #endif
228
229 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
230 {
231 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
232         /*
233          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
234          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
235          */
236         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
237 #endif
238 }
239
240 /*
241  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
242  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
243  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
244  * Protected by slab_mutex.
245  */
246 static nodemask_t slab_nodes;
247
248 /********************************************************************
249  *                      Core slab cache functions
250  *******************************************************************/
251
252 /*
253  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
254  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
255  * random number.
256  */
257 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
258                                  unsigned long ptr_addr)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
261         /*
262          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
263          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
264          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
265          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
266          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
267          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
268          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
269          * freepointer to be restored incorrectly.
270          */
271         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
272                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
273 #else
274         return ptr;
275 #endif
276 }
277
278 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
279 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
280                                          void *ptr_addr)
281 {
282         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
283                             (unsigned long)ptr_addr);
284 }
285
286 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
287 {
288         object = kasan_reset_tag(object);
289         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
290 }
291
292 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
293 {
294         prefetch(object + s->offset);
295 }
296
297 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
298 {
299         unsigned long freepointer_addr;
300         void *p;
301
302         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
303                 return get_freepointer(s, object);
304
305         object = kasan_reset_tag(object);
306         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
307         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
308         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
309 }
310
311 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
312 {
313         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
314
315 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
316         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
317 #endif
318
319         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
320         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
321 }
322
323 /* Loop over all objects in a slab */
324 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
325         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
326                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
327                 __p += (__s)->size)
328
329 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
330 {
331         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
332 }
333
334 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
335                 unsigned int size)
336 {
337         struct kmem_cache_order_objects x = {
338                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
339         };
340
341         return x;
342 }
343
344 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
345 {
346         return x.x >> OO_SHIFT;
347 }
348
349 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
350 {
351         return x.x & OO_MASK;
352 }
353
354 /*
355  * Per slab locking using the pagelock
356  */
357 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
358 {
359         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
360         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
361 }
362
363 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
364 {
365         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
366         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
367 }
368
369 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
370 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
371                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
372                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
373                 const char *n)
374 {
375         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
376 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
377     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
378         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
379                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
380                                    freelist_old, counters_old,
381                                    freelist_new, counters_new))
382                         return true;
383         } else
384 #endif
385         {
386                 slab_lock(page);
387                 if (page->freelist == freelist_old &&
388                                         page->counters == counters_old) {
389                         page->freelist = freelist_new;
390                         page->counters = counters_new;
391                         slab_unlock(page);
392                         return true;
393                 }
394                 slab_unlock(page);
395         }
396
397         cpu_relax();
398         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
399
400 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
401         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
402 #endif
403
404         return false;
405 }
406
407 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
408                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
409                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
410                 const char *n)
411 {
412 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
413     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
414         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
415                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
416                                    freelist_old, counters_old,
417                                    freelist_new, counters_new))
418                         return true;
419         } else
420 #endif
421         {
422                 unsigned long flags;
423
424                 local_irq_save(flags);
425                 slab_lock(page);
426                 if (page->freelist == freelist_old &&
427                                         page->counters == counters_old) {
428                         page->freelist = freelist_new;
429                         page->counters = counters_new;
430                         slab_unlock(page);
431                         local_irq_restore(flags);
432                         return true;
433                 }
434                 slab_unlock(page);
435                 local_irq_restore(flags);
436         }
437
438         cpu_relax();
439         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
440
441 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
442         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
443 #endif
444
445         return false;
446 }
447
448 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
449 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
450 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
451
452 /*
453  * Determine a map of object in use on a page.
454  *
455  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
456  * not vanish from under us.
457  */
458 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
459         __acquires(&object_map_lock)
460 {
461         void *p;
462         void *addr = page_address(page);
463
464         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
465
466         spin_lock(&object_map_lock);
467
468         bitmap_zero(object_map, page->objects);
469
470         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
471                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map);
472
473         return object_map;
474 }
475
476 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
477 {
478         VM_BUG_ON(map != object_map);
479         spin_unlock(&object_map_lock);
480 }
481
482 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
483 {
484         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
485                 return s->size - s->red_left_pad;
486
487         return s->size;
488 }
489
490 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
491 {
492         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
493                 p -= s->red_left_pad;
494
495         return p;
496 }
497
498 /*
499  * Debug settings:
500  */
501 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
502 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
503 #else
504 static slab_flags_t slub_debug;
505 #endif
506
507 static char *slub_debug_string;
508 static int disable_higher_order_debug;
509
510 /*
511  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
512  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
513  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
514  * to tell kasan that these accesses are OK.
515  */
516 static inline void metadata_access_enable(void)
517 {
518         kasan_disable_current();
519 }
520
521 static inline void metadata_access_disable(void)
522 {
523         kasan_enable_current();
524 }
525
526 /*
527  * Object debugging
528  */
529
530 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
531 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
532                                 struct page *page, void *object)
533 {
534         void *base;
535
536         if (!object)
537                 return 1;
538
539         base = page_address(page);
540         object = kasan_reset_tag(object);
541         object = restore_red_left(s, object);
542         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
543                 (object - base) % s->size) {
544                 return 0;
545         }
546
547         return 1;
548 }
549
550 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
551                           unsigned int length)
552 {
553         metadata_access_enable();
554         print_hex_dump(level, kasan_reset_tag(text), DUMP_PREFIX_ADDRESS,
555                         16, 1, addr, length, 1);
556         metadata_access_disable();
557 }
558
559 /*
560  * See comment in calculate_sizes().
561  */
562 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
563 {
564         return s->offset >= s->inuse;
565 }
566
567 /*
568  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
569  * not overlapping with object.
570  */
571 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
572 {
573         if (freeptr_outside_object(s))
574                 return s->inuse + sizeof(void *);
575         else
576                 return s->inuse;
577 }
578
579 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
580         enum track_item alloc)
581 {
582         struct track *p;
583
584         p = object + get_info_end(s);
585
586         return kasan_reset_tag(p + alloc);
587 }
588
589 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
590                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
591 {
592         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
593
594         if (addr) {
595 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
596                 unsigned int nr_entries;
597
598                 metadata_access_enable();
599                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
600                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
601                 metadata_access_disable();
602
603                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
604                         p->addrs[nr_entries] = 0;
605 #endif
606                 p->addr = addr;
607                 p->cpu = smp_processor_id();
608                 p->pid = current->pid;
609                 p->when = jiffies;
610         } else {
611                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
612         }
613 }
614
615 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
616 {
617         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
618                 return;
619
620         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
621         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
622 }
623
624 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
625 {
626         if (!t->addr)
627                 return;
628
629         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
630                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
631 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
632         {
633                 int i;
634                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
635                         if (t->addrs[i])
636                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
637                         else
638                                 break;
639         }
640 #endif
641 }
642
643 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
644 {
645         unsigned long pr_time = jiffies;
646         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
647                 return;
648
649         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
650         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
651 }
652
653 static void print_page_info(struct page *page)
654 {
655         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%#lx(%pGp)\n",
656                page, page->objects, page->inuse, page->freelist,
657                page->flags, &page->flags);
658
659 }
660
661 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
662 {
663         struct va_format vaf;
664         va_list args;
665
666         va_start(args, fmt);
667         vaf.fmt = fmt;
668         vaf.va = &args;
669         pr_err("=============================================================================\n");
670         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
671         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
672
673         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
674         va_end(args);
675 }
676
677 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
678 {
679         struct va_format vaf;
680         va_list args;
681
682         va_start(args, fmt);
683         vaf.fmt = fmt;
684         vaf.va = &args;
685         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
686         va_end(args);
687 }
688
689 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
690                                void **freelist, void *nextfree)
691 {
692         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
693             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
694                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
695                 *freelist = NULL;
696                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
697                 return true;
698         }
699
700         return false;
701 }
702
703 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
704 {
705         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
706         u8 *addr = page_address(page);
707
708         print_tracking(s, p);
709
710         print_page_info(page);
711
712         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
713                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
714
715         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
716                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
717                               s->red_left_pad);
718         else if (p > addr + 16)
719                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
720
721         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
722                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
723         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
724                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
725                         s->inuse - s->object_size);
726
727         off = get_info_end(s);
728
729         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
730                 off += 2 * sizeof(struct track);
731
732         off += kasan_metadata_size(s);
733
734         if (off != size_from_object(s))
735                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
736                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
737                               size_from_object(s) - off);
738
739         dump_stack();
740 }
741
742 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
743                         u8 *object, char *reason)
744 {
745         slab_bug(s, "%s", reason);
746         print_trailer(s, page, object);
747 }
748
749 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
750                         const char *fmt, ...)
751 {
752         va_list args;
753         char buf[100];
754
755         va_start(args, fmt);
756         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
757         va_end(args);
758         slab_bug(s, "%s", buf);
759         print_page_info(page);
760         dump_stack();
761 }
762
763 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
764 {
765         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
766
767         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
768                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
769
770         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
771                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
772                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
773         }
774
775         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
776                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
777 }
778
779 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
780                                                 void *from, void *to)
781 {
782         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
783         memset(from, data, to - from);
784 }
785
786 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
787                         u8 *object, char *what,
788                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
789 {
790         u8 *fault;
791         u8 *end;
792         u8 *addr = page_address(page);
793
794         metadata_access_enable();
795         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
796         metadata_access_disable();
797         if (!fault)
798                 return 1;
799
800         end = start + bytes;
801         while (end > fault && end[-1] == value)
802                 end--;
803
804         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
805         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
806                                         fault, end - 1, fault - addr,
807                                         fault[0], value);
808         print_trailer(s, page, object);
809
810         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
811         return 0;
812 }
813
814 /*
815  * Object layout:
816  *
817  * object address
818  *      Bytes of the object to be managed.
819  *      If the freepointer may overlay the object then the free
820  *      pointer is at the middle of the object.
821  *
822  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
823  *      0xa5 (POISON_END)
824  *
825  * object + s->object_size
826  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
827  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
828  *      object_size == inuse.
829  *
830  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
831  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
832  *
833  * object + s->inuse
834  *      Meta data starts here.
835  *
836  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
837  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
838  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
839  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
840  *              before the word boundary.
841  *
842  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
843  *
844  * object + s->size
845  *      Nothing is used beyond s->size.
846  *
847  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
848  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
849  * may be used with merged slabcaches.
850  */
851
852 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
853 {
854         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
855
856         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
857                 /* We also have user information there */
858                 off += 2 * sizeof(struct track);
859
860         off += kasan_metadata_size(s);
861
862         if (size_from_object(s) == off)
863                 return 1;
864
865         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
866                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
867 }
868
869 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
870 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
871 {
872         u8 *start;
873         u8 *fault;
874         u8 *end;
875         u8 *pad;
876         int length;
877         int remainder;
878
879         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
880                 return 1;
881
882         start = page_address(page);
883         length = page_size(page);
884         end = start + length;
885         remainder = length % s->size;
886         if (!remainder)
887                 return 1;
888
889         pad = end - remainder;
890         metadata_access_enable();
891         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
892         metadata_access_disable();
893         if (!fault)
894                 return 1;
895         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
896                 end--;
897
898         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
899                         fault, end - 1, fault - start);
900         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
901
902         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
903         return 0;
904 }
905
906 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
907                                         void *object, u8 val)
908 {
909         u8 *p = object;
910         u8 *endobject = object + s->object_size;
911
912         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
913                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Left Redzone",
914                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
915                         return 0;
916
917                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Right Redzone",
918                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
919                         return 0;
920         } else {
921                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
922                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
923                                 endobject, POISON_INUSE,
924                                 s->inuse - s->object_size);
925                 }
926         }
927
928         if (s->flags & SLAB_POISON) {
929                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
930                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
931                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
932                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "End Poison",
933                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
934                         return 0;
935                 /*
936                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
937                  */
938                 check_pad_bytes(s, page, p);
939         }
940
941         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
942                 /*
943                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
944                  * freepointer while object is allocated.
945                  */
946                 return 1;
947
948         /* Check free pointer validity */
949         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
950                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
951                 /*
952                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
953                  * of the free objects in this slab. May cause
954                  * another error because the object count is now wrong.
955                  */
956                 set_freepointer(s, p, NULL);
957                 return 0;
958         }
959         return 1;
960 }
961
962 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
963 {
964         int maxobj;
965
966         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
967
968         if (!PageSlab(page)) {
969                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
970                 return 0;
971         }
972
973         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
974         if (page->objects > maxobj) {
975                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
976                         page->objects, maxobj);
977                 return 0;
978         }
979         if (page->inuse > page->objects) {
980                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
981                         page->inuse, page->objects);
982                 return 0;
983         }
984         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
985         slab_pad_check(s, page);
986         return 1;
987 }
988
989 /*
990  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
991  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
992  */
993 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
994 {
995         int nr = 0;
996         void *fp;
997         void *object = NULL;
998         int max_objects;
999
1000         fp = page->freelist;
1001         while (fp && nr <= page->objects) {
1002                 if (fp == search)
1003                         return 1;
1004                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
1005                         if (object) {
1006                                 object_err(s, page, object,
1007                                         "Freechain corrupt");
1008                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1009                         } else {
1010                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
1011                                 page->freelist = NULL;
1012                                 page->inuse = page->objects;
1013                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1014                                 return 0;
1015                         }
1016                         break;
1017                 }
1018                 object = fp;
1019                 fp = get_freepointer(s, object);
1020                 nr++;
1021         }
1022
1023         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1024         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1025                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1026
1027         if (page->objects != max_objects) {
1028                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1029                          page->objects, max_objects);
1030                 page->objects = max_objects;
1031                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
1032         }
1033         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1034                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1035                          page->inuse, page->objects - nr);
1036                 page->inuse = page->objects - nr;
1037                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
1038         }
1039         return search == NULL;
1040 }
1041
1042 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1043                                                                 int alloc)
1044 {
1045         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1046                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1047                         s->name,
1048                         alloc ? "alloc" : "free",
1049                         object, page->inuse,
1050                         page->freelist);
1051
1052                 if (!alloc)
1053                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1054                                         s->object_size);
1055
1056                 dump_stack();
1057         }
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1062  */
1063 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1064         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1065 {
1066         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1067                 return;
1068
1069         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1070         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1071 }
1072
1073 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1074 {
1075         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1076                 return;
1077
1078         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1079         list_del(&page->slab_list);
1080 }
1081
1082 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1083 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1084 {
1085         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1086
1087         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1088 }
1089
1090 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1091 {
1092         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1093 }
1094
1095 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1096 {
1097         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1098
1099         /*
1100          * May be called early in order to allocate a slab for the
1101          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1102          * dilemma by deferring the increment of the count during
1103          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1104          */
1105         if (likely(n)) {
1106                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1107                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1108         }
1109 }
1110 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1111 {
1112         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1113
1114         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1115         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1116 }
1117
1118 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1119 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1120                                                                 void *object)
1121 {
1122         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1123                 return;
1124
1125         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1126         init_tracking(s, object);
1127 }
1128
1129 static
1130 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1131 {
1132         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1133                 return;
1134
1135         metadata_access_enable();
1136         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1137         metadata_access_disable();
1138 }
1139
1140 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1141                                         struct page *page, void *object)
1142 {
1143         if (!check_slab(s, page))
1144                 return 0;
1145
1146         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1147                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1148                 return 0;
1149         }
1150
1151         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1152                 return 0;
1153
1154         return 1;
1155 }
1156
1157 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1158                                         struct page *page,
1159                                         void *object, unsigned long addr)
1160 {
1161         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1162                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1163                         goto bad;
1164         }
1165
1166         /* Success perform special debug activities for allocs */
1167         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1168                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1169         trace(s, page, object, 1);
1170         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1171         return 1;
1172
1173 bad:
1174         if (PageSlab(page)) {
1175                 /*
1176                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1177                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1178                  * as used avoids touching the remaining objects.
1179                  */
1180                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1181                 page->inuse = page->objects;
1182                 page->freelist = NULL;
1183         }
1184         return 0;
1185 }
1186
1187 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1188                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1189 {
1190         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1191                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1192                 return 0;
1193         }
1194
1195         if (on_freelist(s, page, object)) {
1196                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1197                 return 0;
1198         }
1199
1200         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1201                 return 0;
1202
1203         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1204                 if (!PageSlab(page)) {
1205                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1206                                  object);
1207                 } else if (!page->slab_cache) {
1208                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1209                                object);
1210                         dump_stack();
1211                 } else
1212                         object_err(s, page, object,
1213                                         "page slab pointer corrupt.");
1214                 return 0;
1215         }
1216         return 1;
1217 }
1218
1219 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1220 static noinline int free_debug_processing(
1221         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1222         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1223         unsigned long addr)
1224 {
1225         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1226         void *object = head;
1227         int cnt = 0;
1228         unsigned long flags;
1229         int ret = 0;
1230
1231         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1232         slab_lock(page);
1233
1234         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1235                 if (!check_slab(s, page))
1236                         goto out;
1237         }
1238
1239 next_object:
1240         cnt++;
1241
1242         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1243                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1244                         goto out;
1245         }
1246
1247         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1248                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1249         trace(s, page, object, 0);
1250         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1251         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1252
1253         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1254         if (object != tail) {
1255                 object = get_freepointer(s, object);
1256                 goto next_object;
1257         }
1258         ret = 1;
1259
1260 out:
1261         if (cnt != bulk_cnt)
1262                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1263                          bulk_cnt, cnt);
1264
1265         slab_unlock(page);
1266         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1267         if (!ret)
1268                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1269         return ret;
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1274  *
1275  * @str:    start of block
1276  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1277  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1278  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1279  *
1280  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1281  */
1282 static char *
1283 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1284 {
1285         bool higher_order_disable = false;
1286
1287         /* Skip any completely empty blocks */
1288         while (*str && *str == ';')
1289                 str++;
1290
1291         if (*str == ',') {
1292                 /*
1293                  * No options but restriction on slabs. This means full
1294                  * debugging for slabs matching a pattern.
1295                  */
1296                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1297                 goto check_slabs;
1298         }
1299         *flags = 0;
1300
1301         /* Determine which debug features should be switched on */
1302         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1303                 switch (tolower(*str)) {
1304                 case '-':
1305                         *flags = 0;
1306                         break;
1307                 case 'f':
1308                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1309                         break;
1310                 case 'z':
1311                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1312                         break;
1313                 case 'p':
1314                         *flags |= SLAB_POISON;
1315                         break;
1316                 case 'u':
1317                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1318                         break;
1319                 case 't':
1320                         *flags |= SLAB_TRACE;
1321                         break;
1322                 case 'a':
1323                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1324                         break;
1325                 case 'o':
1326                         /*
1327                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1328                          * order would increase as a result.
1329                          */
1330                         higher_order_disable = true;
1331                         break;
1332                 default:
1333                         if (init)
1334                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1335                 }
1336         }
1337 check_slabs:
1338         if (*str == ',')
1339                 *slabs = ++str;
1340         else
1341                 *slabs = NULL;
1342
1343         /* Skip over the slab list */
1344         while (*str && *str != ';')
1345                 str++;
1346
1347         /* Skip any completely empty blocks */
1348         while (*str && *str == ';')
1349                 str++;
1350
1351         if (init && higher_order_disable)
1352                 disable_higher_order_debug = 1;
1353
1354         if (*str)
1355                 return str;
1356         else
1357                 return NULL;
1358 }
1359
1360 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1361 {
1362         slab_flags_t flags;
1363         char *saved_str;
1364         char *slab_list;
1365         bool global_slub_debug_changed = false;
1366         bool slab_list_specified = false;
1367
1368         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1369         if (*str++ != '=' || !*str)
1370                 /*
1371                  * No options specified. Switch on full debugging.
1372                  */
1373                 goto out;
1374
1375         saved_str = str;
1376         while (str) {
1377                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1378
1379                 if (!slab_list) {
1380                         slub_debug = flags;
1381                         global_slub_debug_changed = true;
1382                 } else {
1383                         slab_list_specified = true;
1384                 }
1385         }
1386
1387         /*
1388          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1389          * slabs means debugging is only enabled for those slabs, so the global
1390          * slub_debug should be 0. We can extended that to multiple lists as
1391          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1392          */
1393         if (slab_list_specified) {
1394                 if (!global_slub_debug_changed)
1395                         slub_debug = 0;
1396                 slub_debug_string = saved_str;
1397         }
1398 out:
1399         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1400                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1401         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1402              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1403             (slub_debug & SLAB_POISON))
1404                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1405         return 1;
1406 }
1407
1408 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1409
1410 /*
1411  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1412  * @object_size:        the size of an object without meta data
1413  * @flags:              flags to set
1414  * @name:               name of the cache
1415  *
1416  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1417  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1418  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1419  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1420  */
1421 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1422         slab_flags_t flags, const char *name)
1423 {
1424         char *iter;
1425         size_t len;
1426         char *next_block;
1427         slab_flags_t block_flags;
1428         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1429
1430         /*
1431          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1432          * don't store user (stack trace) information by default,
1433          * but let the user enable it via the command line below.
1434          */
1435         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1436                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1437
1438         len = strlen(name);
1439         next_block = slub_debug_string;
1440         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1441         while (next_block) {
1442                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1443                 if (!iter)
1444                         continue;
1445                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1446                 while (*iter) {
1447                         char *end, *glob;
1448                         size_t cmplen;
1449
1450                         end = strchrnul(iter, ',');
1451                         if (next_block && next_block < end)
1452                                 end = next_block - 1;
1453
1454                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1455                         if (glob)
1456                                 cmplen = glob - iter;
1457                         else
1458                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1459
1460                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1461                                 flags |= block_flags;
1462                                 return flags;
1463                         }
1464
1465                         if (!*end || *end == ';')
1466                                 break;
1467                         iter = end + 1;
1468                 }
1469         }
1470
1471         return flags | slub_debug_local;
1472 }
1473 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1474 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1475                         struct page *page, void *object) {}
1476 static inline
1477 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1478
1479 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1480         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1481
1482 static inline int free_debug_processing(
1483         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1484         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1485         unsigned long addr) { return 0; }
1486
1487 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1488                         { return 1; }
1489 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1490                         void *object, u8 val) { return 1; }
1491 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1492                                         struct page *page) {}
1493 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1494                                         struct page *page) {}
1495 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1496         slab_flags_t flags, const char *name)
1497 {
1498         return flags;
1499 }
1500 #define slub_debug 0
1501
1502 #define disable_higher_order_debug 0
1503
1504 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1505                                                         { return 0; }
1506 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1507                                                         { return 0; }
1508 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1509                                                         int objects) {}
1510 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1511                                                         int objects) {}
1512
1513 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1514                                void **freelist, void *nextfree)
1515 {
1516         return false;
1517 }
1518 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1519
1520 /*
1521  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1522  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1523  */
1524 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1525 {
1526         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1527         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1528         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1529         return ptr;
1530 }
1531
1532 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1533 {
1534         kmemleak_free(x);
1535         kasan_kfree_large(x);
1536 }
1537
1538 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1539                                                 void *x, bool init)
1540 {
1541         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1542
1543         /*
1544          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1545          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1546          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1547          */
1548 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1549         {
1550                 unsigned long flags;
1551
1552                 local_irq_save(flags);
1553                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1554                 local_irq_restore(flags);
1555         }
1556 #endif
1557         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1558                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1559
1560         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1561         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1562                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1563                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1564
1565         /*
1566          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1567          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1568          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1569          *
1570          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1571          * but don't touch the SLAB redzone.
1572          */
1573         if (init) {
1574                 int rsize;
1575
1576                 if (!kasan_has_integrated_init())
1577                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1578                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1579                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1580                        s->size - s->inuse - rsize);
1581         }
1582         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1583         return kasan_slab_free(s, x, init);
1584 }
1585
1586 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1587                                            void **head, void **tail)
1588 {
1589
1590         void *object;
1591         void *next = *head;
1592         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1593
1594         if (is_kfence_address(next)) {
1595                 slab_free_hook(s, next, false);
1596                 return true;
1597         }
1598
1599         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1600         *head = NULL;
1601         *tail = NULL;
1602
1603         do {
1604                 object = next;
1605                 next = get_freepointer(s, object);
1606
1607                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1608                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1609                         /* Move object to the new freelist */
1610                         set_freepointer(s, object, *head);
1611                         *head = object;
1612                         if (!*tail)
1613                                 *tail = object;
1614                 }
1615         } while (object != old_tail);
1616
1617         if (*head == *tail)
1618                 *tail = NULL;
1619
1620         return *head != NULL;
1621 }
1622
1623 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1624                                 void *object)
1625 {
1626         setup_object_debug(s, page, object);
1627         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1628         if (unlikely(s->ctor)) {
1629                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1630                 s->ctor(object);
1631                 kasan_poison_object_data(s, object);
1632         }
1633         return object;
1634 }
1635
1636 /*
1637  * Slab allocation and freeing
1638  */
1639 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1640                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1641 {
1642         struct page *page;
1643         unsigned int order = oo_order(oo);
1644
1645         if (node == NUMA_NO_NODE)
1646                 page = alloc_pages(flags, order);
1647         else
1648                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1649
1650         return page;
1651 }
1652
1653 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1654 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1655 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1656 {
1657         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1658         int err;
1659
1660         /* Bailout if already initialised */
1661         if (s->random_seq)
1662                 return 0;
1663
1664         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1665         if (err) {
1666                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1667                         s->name);
1668                 return err;
1669         }
1670
1671         /* Transform to an offset on the set of pages */
1672         if (s->random_seq) {
1673                 unsigned int i;
1674
1675                 for (i = 0; i < count; i++)
1676                         s->random_seq[i] *= s->size;
1677         }
1678         return 0;
1679 }
1680
1681 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1682 static void __init init_freelist_randomization(void)
1683 {
1684         struct kmem_cache *s;
1685
1686         mutex_lock(&slab_mutex);
1687
1688         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1689                 init_cache_random_seq(s);
1690
1691         mutex_unlock(&slab_mutex);
1692 }
1693
1694 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1695 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1696                                 unsigned long *pos, void *start,
1697                                 unsigned long page_limit,
1698                                 unsigned long freelist_count)
1699 {
1700         unsigned int idx;
1701
1702         /*
1703          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1704          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1705          */
1706         do {
1707                 idx = s->random_seq[*pos];
1708                 *pos += 1;
1709                 if (*pos >= freelist_count)
1710                         *pos = 0;
1711         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1712
1713         return (char *)start + idx;
1714 }
1715
1716 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1717 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1718 {
1719         void *start;
1720         void *cur;
1721         void *next;
1722         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1723
1724         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1725                 return false;
1726
1727         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1728         pos = get_random_int() % freelist_count;
1729
1730         page_limit = page->objects * s->size;
1731         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1732
1733         /* First entry is used as the base of the freelist */
1734         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1735                                 freelist_count);
1736         cur = setup_object(s, page, cur);
1737         page->freelist = cur;
1738
1739         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1740                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1741                         freelist_count);
1742                 next = setup_object(s, page, next);
1743                 set_freepointer(s, cur, next);
1744                 cur = next;
1745         }
1746         set_freepointer(s, cur, NULL);
1747
1748         return true;
1749 }
1750 #else
1751 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1752 {
1753         return 0;
1754 }
1755 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1756 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1757 {
1758         return false;
1759 }
1760 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1761
1762 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1763 {
1764         struct page *page;
1765         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1766         gfp_t alloc_gfp;
1767         void *start, *p, *next;
1768         int idx;
1769         bool shuffle;
1770
1771         flags &= gfp_allowed_mask;
1772
1773         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1774                 local_irq_enable();
1775
1776         flags |= s->allocflags;
1777
1778         /*
1779          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1780          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1781          */
1782         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1783         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1784                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1785
1786         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1787         if (unlikely(!page)) {
1788                 oo = s->min;
1789                 alloc_gfp = flags;
1790                 /*
1791                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1792                  * Try a lower order alloc if possible
1793                  */
1794                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1795                 if (unlikely(!page))
1796                         goto out;
1797                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1798         }
1799
1800         page->objects = oo_objects(oo);
1801
1802         account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
1803
1804         page->slab_cache = s;
1805         __SetPageSlab(page);
1806         if (page_is_pfmemalloc(page))
1807                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1808
1809         kasan_poison_slab(page);
1810
1811         start = page_address(page);
1812
1813         setup_page_debug(s, page, start);
1814
1815         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1816
1817         if (!shuffle) {
1818                 start = fixup_red_left(s, start);
1819                 start = setup_object(s, page, start);
1820                 page->freelist = start;
1821                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1822                         next = p + s->size;
1823                         next = setup_object(s, page, next);
1824                         set_freepointer(s, p, next);
1825                         p = next;
1826                 }
1827                 set_freepointer(s, p, NULL);
1828         }
1829
1830         page->inuse = page->objects;
1831         page->frozen = 1;
1832
1833 out:
1834         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1835                 local_irq_disable();
1836         if (!page)
1837                 return NULL;
1838
1839         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1840
1841         return page;
1842 }
1843
1844 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1845 {
1846         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1847                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1848
1849         return allocate_slab(s,
1850                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1851 }
1852
1853 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1854 {
1855         int order = compound_order(page);
1856         int pages = 1 << order;
1857
1858         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1859                 void *p;
1860
1861                 slab_pad_check(s, page);
1862                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1863                                                 page->objects)
1864                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1865         }
1866
1867         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1868         __ClearPageSlab(page);
1869         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1870         page->slab_cache = NULL;
1871         if (current->reclaim_state)
1872                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1873         unaccount_slab_page(page, order, s);
1874         __free_pages(page, order);
1875 }
1876
1877 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1878 {
1879         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
1880
1881         __free_slab(page->slab_cache, page);
1882 }
1883
1884 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1885 {
1886         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
1887                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
1888         } else
1889                 __free_slab(s, page);
1890 }
1891
1892 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1893 {
1894         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1895         free_slab(s, page);
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Management of partially allocated slabs.
1900  */
1901 static inline void
1902 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1903 {
1904         n->nr_partial++;
1905         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1906                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
1907         else
1908                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
1909 }
1910
1911 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1912                                 struct page *page, int tail)
1913 {
1914         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1915         __add_partial(n, page, tail);
1916 }
1917
1918 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1919                                         struct page *page)
1920 {
1921         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1922         list_del(&page->slab_list);
1923         n->nr_partial--;
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1928  * return the pointer to the freelist.
1929  *
1930  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1931  */
1932 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1933                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1934                 int mode, int *objects)
1935 {
1936         void *freelist;
1937         unsigned long counters;
1938         struct page new;
1939
1940         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1941
1942         /*
1943          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1944          * The old freelist is the list of objects for the
1945          * per cpu allocation list.
1946          */
1947         freelist = page->freelist;
1948         counters = page->counters;
1949         new.counters = counters;
1950         *objects = new.objects - new.inuse;
1951         if (mode) {
1952                 new.inuse = page->objects;
1953                 new.freelist = NULL;
1954         } else {
1955                 new.freelist = freelist;
1956         }
1957
1958         VM_BUG_ON(new.frozen);
1959         new.frozen = 1;
1960
1961         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1962                         freelist, counters,
1963                         new.freelist, new.counters,
1964                         "acquire_slab"))
1965                 return NULL;
1966
1967         remove_partial(n, page);
1968         WARN_ON(!freelist);
1969         return freelist;
1970 }
1971
1972 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1973 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1974
1975 /*
1976  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1977  */
1978 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1979                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1980 {
1981         struct page *page, *page2;
1982         void *object = NULL;
1983         unsigned int available = 0;
1984         int objects;
1985
1986         /*
1987          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1988          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1989          * partial slab and there is none available then get_partial()
1990          * will return NULL.
1991          */
1992         if (!n || !n->nr_partial)
1993                 return NULL;
1994
1995         spin_lock(&n->list_lock);
1996         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
1997                 void *t;
1998
1999                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
2000                         continue;
2001
2002                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
2003                 if (!t)
2004                         break;
2005
2006                 available += objects;
2007                 if (!object) {
2008                         c->page = page;
2009                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2010                         object = t;
2011                 } else {
2012                         put_cpu_partial(s, page, 0);
2013                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2014                 }
2015                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2016                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
2017                         break;
2018
2019         }
2020         spin_unlock(&n->list_lock);
2021         return object;
2022 }
2023
2024 /*
2025  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2026  */
2027 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2028                 struct kmem_cache_cpu *c)
2029 {
2030 #ifdef CONFIG_NUMA
2031         struct zonelist *zonelist;
2032         struct zoneref *z;
2033         struct zone *zone;
2034         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2035         void *object;
2036         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2037
2038         /*
2039          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2040          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2041          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2042          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2043          *
2044          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2045          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2046          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2047          * from other nodes and filled up.
2048          *
2049          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2050          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2051          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2052          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2053          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2054          * with available objects.
2055          */
2056         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2057                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2058                 return NULL;
2059
2060         do {
2061                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2062                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2063                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2064                         struct kmem_cache_node *n;
2065
2066                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2067
2068                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2069                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2070                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
2071                                 if (object) {
2072                                         /*
2073                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2074                                          * here - if mems_allowed was updated in
2075                                          * parallel, that was a harmless race
2076                                          * between allocation and the cpuset
2077                                          * update
2078                                          */
2079                                         return object;
2080                                 }
2081                         }
2082                 }
2083         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2084 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2085         return NULL;
2086 }
2087
2088 /*
2089  * Get a partial page, lock it and return it.
2090  */
2091 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2092                 struct kmem_cache_cpu *c)
2093 {
2094         void *object;
2095         int searchnode = node;
2096
2097         if (node == NUMA_NO_NODE)
2098                 searchnode = numa_mem_id();
2099
2100         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
2101         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2102                 return object;
2103
2104         return get_any_partial(s, flags, c);
2105 }
2106
2107 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2108 /*
2109  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2110  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2111  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2112  */
2113 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2114 #else
2115 /*
2116  * No preemption supported therefore also no need to check for
2117  * different cpus.
2118  */
2119 #define TID_STEP 1
2120 #endif
2121
2122 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2123 {
2124         return tid + TID_STEP;
2125 }
2126
2127 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2128 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2129 {
2130         return tid % TID_STEP;
2131 }
2132
2133 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2134 {
2135         return tid / TID_STEP;
2136 }
2137 #endif
2138
2139 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2140 {
2141         return cpu;
2142 }
2143
2144 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2145                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2146 {
2147 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2148         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2149
2150         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2151
2152 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2153         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2154                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2155                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2156         else
2157 #endif
2158         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2159                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2160                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2161         else
2162                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2163                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2164 #endif
2165         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2166 }
2167
2168 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2169 {
2170         int cpu;
2171
2172         for_each_possible_cpu(cpu)
2173                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
2174 }
2175
2176 /*
2177  * Remove the cpu slab
2178  */
2179 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2180                                 void *freelist, struct kmem_cache_cpu *c)
2181 {
2182         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2183         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2184         int lock = 0, free_delta = 0;
2185         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2186         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2187         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2188         struct page new;
2189         struct page old;
2190
2191         if (page->freelist) {
2192                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2193                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2194         }
2195
2196         /*
2197          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2198          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2199          */
2200         freelist_tail = NULL;
2201         freelist_iter = freelist;
2202         while (freelist_iter) {
2203                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2204
2205                 /*
2206                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2207                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2208                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2209                  */
2210                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist_iter, nextfree))
2211                         break;
2212
2213                 freelist_tail = freelist_iter;
2214                 free_delta++;
2215
2216                 freelist_iter = nextfree;
2217         }
2218
2219         /*
2220          * Stage two: Unfreeze the page while splicing the per-cpu
2221          * freelist to the head of page's freelist.
2222          *
2223          * Ensure that the page is unfrozen while the list presence
2224          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2225          *
2226          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2227          * with the count. If there is a mismatch then the page
2228          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2229          *
2230          * Then we restart the process which may have to remove
2231          * the page from the list that we just put it on again
2232          * because the number of objects in the slab may have
2233          * changed.
2234          */
2235 redo:
2236
2237         old.freelist = READ_ONCE(page->freelist);
2238         old.counters = READ_ONCE(page->counters);
2239         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2240
2241         /* Determine target state of the slab */
2242         new.counters = old.counters;
2243         if (freelist_tail) {
2244                 new.inuse -= free_delta;
2245                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2246                 new.freelist = freelist;
2247         } else
2248                 new.freelist = old.freelist;
2249
2250         new.frozen = 0;
2251
2252         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2253                 m = M_FREE;
2254         else if (new.freelist) {
2255                 m = M_PARTIAL;
2256                 if (!lock) {
2257                         lock = 1;
2258                         /*
2259                          * Taking the spinlock removes the possibility
2260                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2261                          * is frozen
2262                          */
2263                         spin_lock(&n->list_lock);
2264                 }
2265         } else {
2266                 m = M_FULL;
2267                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2268                         lock = 1;
2269                         /*
2270                          * This also ensures that the scanning of full
2271                          * slabs from diagnostic functions will not see
2272                          * any frozen slabs.
2273                          */
2274                         spin_lock(&n->list_lock);
2275                 }
2276         }
2277
2278         if (l != m) {
2279                 if (l == M_PARTIAL)
2280                         remove_partial(n, page);
2281                 else if (l == M_FULL)
2282                         remove_full(s, n, page);
2283
2284                 if (m == M_PARTIAL)
2285                         add_partial(n, page, tail);
2286                 else if (m == M_FULL)
2287                         add_full(s, n, page);
2288         }
2289
2290         l = m;
2291         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2292                                 old.freelist, old.counters,
2293                                 new.freelist, new.counters,
2294                                 "unfreezing slab"))
2295                 goto redo;
2296
2297         if (lock)
2298                 spin_unlock(&n->list_lock);
2299
2300         if (m == M_PARTIAL)
2301                 stat(s, tail);
2302         else if (m == M_FULL)
2303                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2304         else if (m == M_FREE) {
2305                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2306                 discard_slab(s, page);
2307                 stat(s, FREE_SLAB);
2308         }
2309
2310         c->page = NULL;
2311         c->freelist = NULL;
2312 }
2313
2314 /*
2315  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2316  *
2317  * This function must be called with interrupts disabled
2318  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2319  * to guarantee no concurrent accesses).
2320  */
2321 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2322                 struct kmem_cache_cpu *c)
2323 {
2324 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2325         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2326         struct page *page, *discard_page = NULL;
2327
2328         while ((page = slub_percpu_partial(c))) {
2329                 struct page new;
2330                 struct page old;
2331
2332                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2333
2334                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2335                 if (n != n2) {
2336                         if (n)
2337                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2338
2339                         n = n2;
2340                         spin_lock(&n->list_lock);
2341                 }
2342
2343                 do {
2344
2345                         old.freelist = page->freelist;
2346                         old.counters = page->counters;
2347                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2348
2349                         new.counters = old.counters;
2350                         new.freelist = old.freelist;
2351
2352                         new.frozen = 0;
2353
2354                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2355                                 old.freelist, old.counters,
2356                                 new.freelist, new.counters,
2357                                 "unfreezing slab"));
2358
2359                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2360                         page->next = discard_page;
2361                         discard_page = page;
2362                 } else {
2363                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2364                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2365                 }
2366         }
2367
2368         if (n)
2369                 spin_unlock(&n->list_lock);
2370
2371         while (discard_page) {
2372                 page = discard_page;
2373                 discard_page = discard_page->next;
2374
2375                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2376                 discard_slab(s, page);
2377                 stat(s, FREE_SLAB);
2378         }
2379 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2384  * partial page slot if available.
2385  *
2386  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2387  * per node partial list.
2388  */
2389 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2390 {
2391 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2392         struct page *oldpage;
2393         int pages;
2394         int pobjects;
2395
2396         preempt_disable();
2397         do {
2398                 pages = 0;
2399                 pobjects = 0;
2400                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2401
2402                 if (oldpage) {
2403                         pobjects = oldpage->pobjects;
2404                         pages = oldpage->pages;
2405                         if (drain && pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2406                                 unsigned long flags;
2407                                 /*
2408                                  * partial array is full. Move the existing
2409                                  * set to the per node partial list.
2410                                  */
2411                                 local_irq_save(flags);
2412                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2413                                 local_irq_restore(flags);
2414                                 oldpage = NULL;
2415                                 pobjects = 0;
2416                                 pages = 0;
2417                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2418                         }
2419                 }
2420
2421                 pages++;
2422                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2423
2424                 page->pages = pages;
2425                 page->pobjects = pobjects;
2426                 page->next = oldpage;
2427
2428         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2429                                                                 != oldpage);
2430         if (unlikely(!slub_cpu_partial(s))) {
2431                 unsigned long flags;
2432
2433                 local_irq_save(flags);
2434                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2435                 local_irq_restore(flags);
2436         }
2437         preempt_enable();
2438 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2439 }
2440
2441 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2442 {
2443         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2444         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist, c);
2445
2446         c->tid = next_tid(c->tid);
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Flush cpu slab.
2451  *
2452  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2453  */
2454 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2455 {
2456         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2457
2458         if (c->page)
2459                 flush_slab(s, c);
2460
2461         unfreeze_partials(s, c);
2462 }
2463
2464 static void flush_cpu_slab(void *d)
2465 {
2466         struct kmem_cache *s = d;
2467
2468         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2469 }
2470
2471 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2472 {
2473         struct kmem_cache *s = info;
2474         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2475
2476         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2477 }
2478
2479 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2480 {
2481         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1);
2482 }
2483
2484 /*
2485  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2486  * necessary.
2487  */
2488 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2489 {
2490         struct kmem_cache *s;
2491         unsigned long flags;
2492
2493         mutex_lock(&slab_mutex);
2494         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2495                 local_irq_save(flags);
2496                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2497                 local_irq_restore(flags);
2498         }
2499         mutex_unlock(&slab_mutex);
2500         return 0;
2501 }
2502
2503 /*
2504  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2505  * locality expectations.
2506  */
2507 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2508 {
2509 #ifdef CONFIG_NUMA
2510         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2511                 return 0;
2512 #endif
2513         return 1;
2514 }
2515
2516 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2517 static int count_free(struct page *page)
2518 {
2519         return page->objects - page->inuse;
2520 }
2521
2522 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2523 {
2524         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2525 }
2526 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2527
2528 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2529 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2530                                         int (*get_count)(struct page *))
2531 {
2532         unsigned long flags;
2533         unsigned long x = 0;
2534         struct page *page;
2535
2536         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2537         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2538                 x += get_count(page);
2539         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2540         return x;
2541 }
2542 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2543
2544 static noinline void
2545 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2546 {
2547 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2548         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2549                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2550         int node;
2551         struct kmem_cache_node *n;
2552
2553         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2554                 return;
2555
2556         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2557                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2558         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2559                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2560                 oo_order(s->min));
2561
2562         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2563                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2564                         s->name);
2565
2566         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2567                 unsigned long nr_slabs;
2568                 unsigned long nr_objs;
2569                 unsigned long nr_free;
2570
2571                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2572                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2573                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2574
2575                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2576                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2577         }
2578 #endif
2579 }
2580
2581 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2582                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2583 {
2584         void *freelist;
2585         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2586         struct page *page;
2587
2588         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2589
2590         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2591
2592         if (freelist)
2593                 return freelist;
2594
2595         page = new_slab(s, flags, node);
2596         if (page) {
2597                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2598                 if (c->page)
2599                         flush_slab(s, c);
2600
2601                 /*
2602                  * No other reference to the page yet so we can
2603                  * muck around with it freely without cmpxchg
2604                  */
2605                 freelist = page->freelist;
2606                 page->freelist = NULL;
2607
2608                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2609                 c->page = page;
2610                 *pc = c;
2611         }
2612
2613         return freelist;
2614 }
2615
2616 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2617 {
2618         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2619                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2620
2621         return true;
2622 }
2623
2624 /*
2625  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2626  * per cpu freelist or deactivate the page.
2627  *
2628  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2629  *
2630  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2631  *
2632  * This function must be called with interrupt disabled.
2633  */
2634 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2635 {
2636         struct page new;
2637         unsigned long counters;
2638         void *freelist;
2639
2640         do {
2641                 freelist = page->freelist;
2642                 counters = page->counters;
2643
2644                 new.counters = counters;
2645                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2646
2647                 new.inuse = page->objects;
2648                 new.frozen = freelist != NULL;
2649
2650         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2651                 freelist, counters,
2652                 NULL, new.counters,
2653                 "get_freelist"));
2654
2655         return freelist;
2656 }
2657
2658 /*
2659  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2660  * debugging duties.
2661  *
2662  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2663  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2664  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2665  *
2666  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2667  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2668  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2669  *
2670  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2671  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2672  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2673  *
2674  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2675  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2676  */
2677 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2678                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2679 {
2680         void *freelist;
2681         struct page *page;
2682
2683         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2684
2685         page = c->page;
2686         if (!page) {
2687                 /*
2688                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2689                  * ignore the node constraint
2690                  */
2691                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2692                              !node_isset(node, slab_nodes)))
2693                         node = NUMA_NO_NODE;
2694                 goto new_slab;
2695         }
2696 redo:
2697
2698         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2699                 /*
2700                  * same as above but node_match() being false already
2701                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2702                  */
2703                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
2704                         node = NUMA_NO_NODE;
2705                         goto redo;
2706                 } else {
2707                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2708                         deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2709                         goto new_slab;
2710                 }
2711         }
2712
2713         /*
2714          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2715          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2716          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2717          */
2718         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2719                 deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2720                 goto new_slab;
2721         }
2722
2723         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2724         freelist = c->freelist;
2725         if (freelist)
2726                 goto load_freelist;
2727
2728         freelist = get_freelist(s, page);
2729
2730         if (!freelist) {
2731                 c->page = NULL;
2732                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2733                 goto new_slab;
2734         }
2735
2736         stat(s, ALLOC_REFILL);
2737
2738 load_freelist:
2739         /*
2740          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2741          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2742          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2743          */
2744         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2745         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2746         c->tid = next_tid(c->tid);
2747         return freelist;
2748
2749 new_slab:
2750
2751         if (slub_percpu_partial(c)) {
2752                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2753                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2754                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2755                 goto redo;
2756         }
2757
2758         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2759
2760         if (unlikely(!freelist)) {
2761                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2762                 return NULL;
2763         }
2764
2765         page = c->page;
2766         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2767                 goto load_freelist;
2768
2769         /* Only entered in the debug case */
2770         if (kmem_cache_debug(s) &&
2771                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2772                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2773
2774         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist), c);
2775         return freelist;
2776 }
2777
2778 /*
2779  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2780  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2781  */
2782 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2783                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2784 {
2785         void *p;
2786         unsigned long flags;
2787
2788         local_irq_save(flags);
2789 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2790         /*
2791          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2792          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2793          * pointer.
2794          */
2795         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2796 #endif
2797
2798         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2799         local_irq_restore(flags);
2800         return p;
2801 }
2802
2803 /*
2804  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
2805  * zeroing out freelist pointer.
2806  */
2807 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
2808                                                    void *obj)
2809 {
2810         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
2811                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
2812                         0, sizeof(void *));
2813 }
2814
2815 /*
2816  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2817  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2818  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2819  *
2820  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2821  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2822  *
2823  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2824  */
2825 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2826                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
2827 {
2828         void *object;
2829         struct kmem_cache_cpu *c;
2830         struct page *page;
2831         unsigned long tid;
2832         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2833         bool init = false;
2834
2835         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
2836         if (!s)
2837                 return NULL;
2838
2839         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
2840         if (unlikely(object))
2841                 goto out;
2842
2843 redo:
2844         /*
2845          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2846          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2847          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2848          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2849          *
2850          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2851          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPTION so we need
2852          * to check if it is matched or not.
2853          */
2854         do {
2855                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2856                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2857         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
2858                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2859
2860         /*
2861          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2862          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2863          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2864          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2865          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2866          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2867          */
2868         barrier();
2869
2870         /*
2871          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2872          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2873          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2874          * linked list in between.
2875          */
2876
2877         object = c->freelist;
2878         page = c->page;
2879         if (unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
2880                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2881         } else {
2882                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2883
2884                 /*
2885                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2886                  * operation and if we are on the right processor.
2887                  *
2888                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2889                  * semantics!)
2890                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2891                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2892                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2893                  *
2894                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2895                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2896                  * other cpus.
2897                  */
2898                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2899                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2900                                 object, tid,
2901                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2902
2903                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2904                         goto redo;
2905                 }
2906                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2907                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2908         }
2909
2910         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
2911         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
2912
2913 out:
2914         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
2915
2916         return object;
2917 }
2918
2919 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2920                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
2921 {
2922         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
2923 }
2924
2925 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2926 {
2927         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
2928
2929         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2930                                 s->size, gfpflags);
2931
2932         return ret;
2933 }
2934 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2935
2936 #ifdef CONFIG_TRACING
2937 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2938 {
2939         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, size);
2940         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2941         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2942         return ret;
2943 }
2944 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2945 #endif
2946
2947 #ifdef CONFIG_NUMA
2948 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2949 {
2950         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
2951
2952         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2953                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2954
2955         return ret;
2956 }
2957 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2958
2959 #ifdef CONFIG_TRACING
2960 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2961                                     gfp_t gfpflags,
2962                                     int node, size_t size)
2963 {
2964         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, size);
2965
2966         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2967                            size, s->size, gfpflags, node);
2968
2969         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2970         return ret;
2971 }
2972 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2973 #endif
2974 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2975
2976 /*
2977  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2978  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2979  *
2980  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2981  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2982  * handling required then we can return immediately.
2983  */
2984 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2985                         void *head, void *tail, int cnt,
2986                         unsigned long addr)
2987
2988 {
2989         void *prior;
2990         int was_frozen;
2991         struct page new;
2992         unsigned long counters;
2993         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2994         unsigned long flags;
2995
2996         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2997
2998         if (kfence_free(head))
2999                 return;
3000
3001         if (kmem_cache_debug(s) &&
3002             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
3003                 return;
3004
3005         do {
3006                 if (unlikely(n)) {
3007                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3008                         n = NULL;
3009                 }
3010                 prior = page->freelist;
3011                 counters = page->counters;
3012                 set_freepointer(s, tail, prior);
3013                 new.counters = counters;
3014                 was_frozen = new.frozen;
3015                 new.inuse -= cnt;
3016                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3017
3018                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3019
3020                                 /*
3021                                  * Slab was on no list before and will be
3022                                  * partially empty
3023                                  * We can defer the list move and instead
3024                                  * freeze it.
3025                                  */
3026                                 new.frozen = 1;
3027
3028                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3029
3030                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3031                                 /*
3032                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3033                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3034                                  * drop the list_lock without any processing.
3035                                  *
3036                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3037                                  * other processors updating the list of slabs.
3038                                  */
3039                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3040
3041                         }
3042                 }
3043
3044         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3045                 prior, counters,
3046                 head, new.counters,
3047                 "__slab_free"));
3048
3049         if (likely(!n)) {
3050
3051                 if (likely(was_frozen)) {
3052                         /*
3053                          * The list lock was not taken therefore no list
3054                          * activity can be necessary.
3055                          */
3056                         stat(s, FREE_FROZEN);
3057                 } else if (new.frozen) {
3058                         /*
3059                          * If we just froze the page then put it onto the
3060                          * per cpu partial list.
3061                          */
3062                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3063                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3064                 }
3065
3066                 return;
3067         }
3068
3069         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3070                 goto slab_empty;
3071
3072         /*
3073          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3074          * then add it.
3075          */
3076         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3077                 remove_full(s, n, page);
3078                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3079                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3080         }
3081         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3082         return;
3083
3084 slab_empty:
3085         if (prior) {
3086                 /*
3087                  * Slab on the partial list.
3088                  */
3089                 remove_partial(n, page);
3090                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3091         } else {
3092                 /* Slab must be on the full list */
3093                 remove_full(s, n, page);
3094         }
3095
3096         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3097         stat(s, FREE_SLAB);
3098         discard_slab(s, page);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3103  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3104  *
3105  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3106  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3107  * the item before.
3108  *
3109  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3110  * with all sorts of special processing.
3111  *
3112  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3113  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3114  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3115  */
3116 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3117                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3118                                 int cnt, unsigned long addr)
3119 {
3120         void *tail_obj = tail ? : head;
3121         struct kmem_cache_cpu *c;
3122         unsigned long tid;
3123
3124         memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3125 redo:
3126         /*
3127          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3128          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3129          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3130          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3131          */
3132         do {
3133                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
3134                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3135         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
3136                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
3137
3138         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3139         barrier();
3140
3141         if (likely(page == c->page)) {
3142                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3143
3144                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3145
3146                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3147                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3148                                 freelist, tid,
3149                                 head, next_tid(tid)))) {
3150
3151                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3152                         goto redo;
3153                 }
3154                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3155         } else
3156                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3157
3158 }
3159
3160 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3161                                       void *head, void *tail, int cnt,
3162                                       unsigned long addr)
3163 {
3164         /*
3165          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3166          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3167          */
3168         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail))
3169                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3170 }
3171
3172 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3173 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3174 {
3175         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3176 }
3177 #endif
3178
3179 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3180 {
3181         s = cache_from_obj(s, x);
3182         if (!s)
3183                 return;
3184         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3185         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s->name);
3186 }
3187 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3188
3189 struct detached_freelist {
3190         struct page *page;
3191         void *tail;
3192         void *freelist;
3193         int cnt;
3194         struct kmem_cache *s;
3195 };
3196
3197 /*
3198  * This function progressively scans the array with free objects (with
3199  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3200  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3201  * page/objects.  This can happen without any need for
3202  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3203  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3204  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3205  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3206  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3207  * to performance reasons.
3208  */
3209 static inline
3210 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3211                             void **p, struct detached_freelist *df)
3212 {
3213         size_t first_skipped_index = 0;
3214         int lookahead = 3;
3215         void *object;
3216         struct page *page;
3217
3218         /* Always re-init detached_freelist */
3219         df->page = NULL;
3220
3221         do {
3222                 object = p[--size];
3223                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3224         } while (!object && size);
3225
3226         if (!object)
3227                 return 0;
3228
3229         page = virt_to_head_page(object);
3230         if (!s) {
3231                 /* Handle kalloc'ed objects */
3232                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3233                         BUG_ON(!PageCompound(page));
3234                         kfree_hook(object);
3235                         __free_pages(page, compound_order(page));
3236                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3237                         return size;
3238                 }
3239                 /* Derive kmem_cache from object */
3240                 df->s = page->slab_cache;
3241         } else {
3242                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3243         }
3244
3245         if (is_kfence_address(object)) {
3246                 slab_free_hook(df->s, object, false);
3247                 __kfence_free(object);
3248                 p[size] = NULL; /* mark object processed */
3249                 return size;
3250         }
3251
3252         /* Start new detached freelist */
3253         df->page = page;
3254         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3255         df->tail = object;
3256         df->freelist = object;
3257         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3258         df->cnt = 1;
3259
3260         while (size) {
3261                 object = p[--size];
3262                 if (!object)
3263                         continue; /* Skip processed objects */
3264
3265                 /* df->page is always set at this point */
3266                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3267                         /* Opportunity build freelist */
3268                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3269                         df->freelist = object;
3270                         df->cnt++;
3271                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3272
3273                         continue;
3274                 }
3275
3276                 /* Limit look ahead search */
3277                 if (!--lookahead)
3278                         break;
3279
3280                 if (!first_skipped_index)
3281                         first_skipped_index = size + 1;
3282         }
3283
3284         return first_skipped_index;
3285 }
3286
3287 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3288 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3289 {
3290         if (WARN_ON(!size))
3291                 return;
3292
3293         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3294         do {
3295                 struct detached_freelist df;
3296
3297                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3298                 if (!df.page)
3299                         continue;
3300
3301                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
3302         } while (likely(size));
3303 }
3304 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3305
3306 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3307 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3308                           void **p)
3309 {
3310         struct kmem_cache_cpu *c;
3311         int i;
3312         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3313
3314         /* memcg and kmem_cache debug support */
3315         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3316         if (unlikely(!s))
3317                 return false;
3318         /*
3319          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3320          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3321          * handlers invoking normal fastpath.
3322          */
3323         local_irq_disable();
3324         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3325
3326         for (i = 0; i < size; i++) {
3327                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3328
3329                 if (unlikely(object)) {
3330                         p[i] = object;
3331                         continue;
3332                 }
3333
3334                 object = c->freelist;
3335                 if (unlikely(!object)) {
3336                         /*
3337                          * We may have removed an object from c->freelist using
3338                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3339                          * c->tid has not been bumped yet.
3340                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3341                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3342                          */
3343                         c->tid = next_tid(c->tid);
3344
3345                         /*
3346                          * Invoking slow path likely have side-effect
3347                          * of re-populating per CPU c->freelist
3348                          */
3349                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3350                                             _RET_IP_, c);
3351                         if (unlikely(!p[i]))
3352                                 goto error;
3353
3354                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3355                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3356
3357                         continue; /* goto for-loop */
3358                 }
3359                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3360                 p[i] = object;
3361                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3362         }
3363         c->tid = next_tid(c->tid);
3364         local_irq_enable();
3365
3366         /*
3367          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3368          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3369          */
3370         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3371                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3372         return i;
3373 error:
3374         local_irq_enable();
3375         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3376         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3377         return 0;
3378 }
3379 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3380
3381
3382 /*
3383  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3384  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3385  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3386  * another.
3387  *
3388  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3389  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3390  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3391  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3392  * locking overhead.
3393  */
3394
3395 /*
3396  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3397  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3398  * and increases the number of allocations possible without having to
3399  * take the list_lock.
3400  */
3401 static unsigned int slub_min_order;
3402 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3403 static unsigned int slub_min_objects;
3404
3405 /*
3406  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3407  *
3408  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3409  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3410  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3411  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3412  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3413  * would be wasted.
3414  *
3415  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3416  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3417  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3418  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3419  *
3420  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3421  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3422  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3423  * of space in favor of a small page order.
3424  *
3425  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3426  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3427  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3428  * the smallest order which will fit the object.
3429  */
3430 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3431                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3432                 unsigned int fract_leftover)
3433 {
3434         unsigned int min_order = slub_min_order;
3435         unsigned int order;
3436
3437         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3438                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3439
3440         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3441                         order <= max_order; order++) {
3442
3443                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3444                 unsigned int rem;
3445
3446                 rem = slab_size % size;
3447
3448                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3449                         break;
3450         }
3451
3452         return order;
3453 }
3454
3455 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3456 {
3457         unsigned int order;
3458         unsigned int min_objects;
3459         unsigned int max_objects;
3460         unsigned int nr_cpus;
3461
3462         /*
3463          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3464          * works by first attempting to generate a layout with
3465          * the best configuration and backing off gradually.
3466          *
3467          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3468          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3469          */
3470         min_objects = slub_min_objects;
3471         if (!min_objects) {
3472                 /*
3473                  * Some architectures will only update present cpus when
3474                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3475                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3476                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3477                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3478                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3479                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3480                  */
3481                 nr_cpus = num_present_cpus();
3482                 if (nr_cpus <= 1)
3483                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3484                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3485         }
3486         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3487         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3488
3489         while (min_objects > 1) {
3490                 unsigned int fraction;
3491
3492                 fraction = 16;
3493                 while (fraction >= 4) {
3494                         order = slab_order(size, min_objects,
3495                                         slub_max_order, fraction);
3496                         if (order <= slub_max_order)
3497                                 return order;
3498                         fraction /= 2;
3499                 }
3500                 min_objects--;
3501         }
3502
3503         /*
3504          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3505          * lets see if we can place a single object there.
3506          */
3507         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3508         if (order <= slub_max_order)
3509                 return order;
3510
3511         /*
3512          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3513          */
3514         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3515         if (order < MAX_ORDER)
3516                 return order;
3517         return -ENOSYS;
3518 }
3519
3520 static void
3521 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3522 {
3523         n->nr_partial = 0;
3524         spin_lock_init(&n->list_lock);
3525         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3526 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3527         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3528         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3529         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3530 #endif
3531 }
3532
3533 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3534 {
3535         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3536                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3537
3538         /*
3539          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3540          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3541          */
3542         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3543                                      2 * sizeof(void *));
3544
3545         if (!s->cpu_slab)
3546                 return 0;
3547
3548         init_kmem_cache_cpus(s);
3549
3550         return 1;
3551 }
3552
3553 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3554
3555 /*
3556  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3557  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3558  * possible.
3559  *
3560  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3561  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3562  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3563  */
3564 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3565 {
3566         struct page *page;
3567         struct kmem_cache_node *n;
3568
3569         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3570
3571         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3572
3573         BUG_ON(!page);
3574         if (page_to_nid(page) != node) {
3575                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3576                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3577         }
3578
3579         n = page->freelist;
3580         BUG_ON(!n);
3581 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3582         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3583         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3584 #endif
3585         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
3586         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3587         page->inuse = 1;
3588         page->frozen = 0;
3589         kmem_cache_node->node[node] = n;
3590         init_kmem_cache_node(n);
3591         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3592
3593         /*
3594          * No locks need to be taken here as it has just been
3595          * initialized and there is no concurrent access.
3596          */
3597         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3598 }
3599
3600 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3601 {
3602         int node;
3603         struct kmem_cache_node *n;
3604
3605         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3606                 s->node[node] = NULL;
3607                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3608         }
3609 }
3610
3611 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3612 {
3613         cache_random_seq_destroy(s);
3614         free_percpu(s->cpu_slab);
3615         free_kmem_cache_nodes(s);
3616 }
3617
3618 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3619 {
3620         int node;
3621
3622         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
3623                 struct kmem_cache_node *n;
3624
3625                 if (slab_state == DOWN) {
3626                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3627                         continue;
3628                 }
3629                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3630                                                 GFP_KERNEL, node);
3631
3632                 if (!n) {
3633                         free_kmem_cache_nodes(s);
3634                         return 0;
3635                 }
3636
3637                 init_kmem_cache_node(n);
3638                 s->node[node] = n;
3639         }
3640         return 1;
3641 }
3642
3643 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3644 {
3645         if (min < MIN_PARTIAL)
3646                 min = MIN_PARTIAL;
3647         else if (min > MAX_PARTIAL)
3648                 min = MAX_PARTIAL;
3649         s->min_partial = min;
3650 }
3651
3652 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3653 {
3654 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3655         /*
3656          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3657          * per cpu partial lists of a processor.
3658          *
3659          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3660          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3661          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3662          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3663          *
3664          * This setting also determines
3665          *
3666          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3667          *    per node list when we reach the limit.
3668          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3669          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3670          *    50% to keep some capacity around for frees.
3671          */
3672         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3673                 slub_set_cpu_partial(s, 0);
3674         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3675                 slub_set_cpu_partial(s, 2);
3676         else if (s->size >= 1024)
3677                 slub_set_cpu_partial(s, 6);
3678         else if (s->size >= 256)
3679                 slub_set_cpu_partial(s, 13);
3680         else
3681                 slub_set_cpu_partial(s, 30);
3682 #endif
3683 }
3684
3685 /*
3686  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3687  * a slab object.
3688  */
3689 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3690 {
3691         slab_flags_t flags = s->flags;
3692         unsigned int size = s->object_size;
3693         unsigned int order;
3694
3695         /*
3696          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3697          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3698          * the possible location of the free pointer.
3699          */
3700         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3701
3702 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3703         /*
3704          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3705          * the slab may touch the object after free or before allocation
3706          * then we should never poison the object itself.
3707          */
3708         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
3709                         !s->ctor)
3710                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3711         else
3712                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3713
3714
3715         /*
3716          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3717          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3718          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3719          */
3720         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3721                 size += sizeof(void *);
3722 #endif
3723
3724         /*
3725          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3726          * by the object and redzoning.
3727          */
3728         s->inuse = size;
3729
3730         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3731             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
3732             s->ctor) {
3733                 /*
3734                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3735                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3736                  * kmem_cache_free.
3737                  *
3738                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3739                  * destructor, are poisoning the objects, or are
3740                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
3741                  *
3742                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
3743                  * pointer is outside of the object is used in the
3744                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
3745                  * longer true, the function needs to be modified.
3746                  */
3747                 s->offset = size;
3748                 size += sizeof(void *);
3749         } else {
3750                 /*
3751                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
3752                  * it away from the edges of the object to avoid small
3753                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
3754                  */
3755                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
3756         }
3757
3758 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3759         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3760                 /*
3761                  * Need to store information about allocs and frees after
3762                  * the object.
3763                  */
3764                 size += 2 * sizeof(struct track);
3765 #endif
3766
3767         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
3768 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3769         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
3770                 /*
3771                  * Add some empty padding so that we can catch
3772                  * overwrites from earlier objects rather than let
3773                  * tracking information or the free pointer be
3774                  * corrupted if a user writes before the start
3775                  * of the object.
3776                  */
3777                 size += sizeof(void *);
3778
3779                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
3780                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
3781                 size += s->red_left_pad;
3782         }
3783 #endif
3784
3785         /*
3786          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3787          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3788          * each object to conform to the alignment.
3789          */
3790         size = ALIGN(size, s->align);
3791         s->size = size;
3792         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
3793         if (forced_order >= 0)
3794                 order = forced_order;
3795         else
3796                 order = calculate_order(size);
3797
3798         if ((int)order < 0)
3799                 return 0;
3800
3801         s->allocflags = 0;
3802         if (order)
3803                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3804
3805         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3806                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3807
3808         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
3809                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
3810
3811         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3812                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3813
3814         /*
3815          * Determine the number of objects per slab
3816          */
3817         s->oo = oo_make(order, size);
3818         s->min = oo_make(get_order(size), size);
3819         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3820                 s->max = s->oo;
3821
3822         return !!oo_objects(s->oo);
3823 }
3824
3825 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
3826 {
3827         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
3828 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
3829         s->random = get_random_long();
3830 #endif
3831
3832         if (!calculate_sizes(s, -1))
3833                 goto error;
3834         if (disable_higher_order_debug) {
3835                 /*
3836                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3837                  * order increased.
3838                  */
3839                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3840                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3841                         s->offset = 0;
3842                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3843                                 goto error;
3844                 }
3845         }
3846
3847 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3848     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3849         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
3850                 /* Enable fast mode */
3851                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3852 #endif
3853
3854         /*
3855          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3856          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3857          */
3858         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3859
3860         set_cpu_partial(s);
3861
3862 #ifdef CONFIG_NUMA
3863         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3864 #endif
3865
3866         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
3867         if (slab_state >= UP) {
3868                 if (init_cache_random_seq(s))
3869                         goto error;
3870         }
3871
3872         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3873                 goto error;
3874
3875         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3876                 return 0;
3877
3878         free_kmem_cache_nodes(s);
3879 error:
3880         return -EINVAL;
3881 }
3882
3883 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3884                               const char *text)
3885 {
3886 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3887         void *addr = page_address(page);
3888         unsigned long *map;
3889         void *p;
3890
3891         slab_err(s, page, text, s->name);
3892         slab_lock(page);
3893
3894         map = get_map(s, page);
3895         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3896
3897                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
3898                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3899                         print_tracking(s, p);
3900                 }
3901         }
3902         put_map(map);
3903         slab_unlock(page);
3904 #endif
3905 }
3906
3907 /*
3908  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3909  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
3910  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
3911  */
3912 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3913 {
3914         LIST_HEAD(discard);
3915         struct page *page, *h;
3916
3917         BUG_ON(irqs_disabled());
3918         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3919         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
3920                 if (!page->inuse) {
3921                         remove_partial(n, page);
3922                         list_add(&page->slab_list, &discard);
3923                 } else {
3924                         list_slab_objects(s, page,
3925                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
3926                 }
3927         }
3928         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3929
3930         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
3931                 discard_slab(s, page);
3932 }
3933
3934 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
3935 {
3936         int node;
3937         struct kmem_cache_node *n;
3938
3939         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
3940                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3941                         return false;
3942         return true;
3943 }
3944
3945 /*
3946  * Release all resources used by a slab cache.
3947  */
3948 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3949 {
3950         int node;
3951         struct kmem_cache_node *n;
3952
3953         flush_all(s);
3954         /* Attempt to free all objects */
3955         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3956                 free_partial(s, n);
3957                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3958                         return 1;
3959         }
3960         return 0;
3961 }
3962
3963 #ifdef CONFIG_PRINTK
3964 void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page)
3965 {
3966         void *base;
3967         int __maybe_unused i;
3968         unsigned int objnr;
3969         void *objp;
3970         void *objp0;
3971         struct kmem_cache *s = page->slab_cache;
3972         struct track __maybe_unused *trackp;
3973
3974         kpp->kp_ptr = object;
3975         kpp->kp_page = page;
3976         kpp->kp_slab_cache = s;
3977         base = page_address(page);
3978         objp0 = kasan_reset_tag(object);
3979 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3980         objp = restore_red_left(s, objp0);
3981 #else
3982         objp = objp0;
3983 #endif
3984         objnr = obj_to_index(s, page, objp);
3985         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
3986         objp = base + s->size * objnr;
3987         kpp->kp_objp = objp;
3988         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + page->objects * s->size || (objp - base) % s->size) ||
3989             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3990                 return;
3991 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3992         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
3993         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
3994 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
3995         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
3996                 kpp->kp_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
3997                 if (!kpp->kp_stack[i])
3998                         break;
3999         }
4000 #endif
4001 #endif
4002 }
4003 #endif
4004
4005 /********************************************************************
4006  *              Kmalloc subsystem
4007  *******************************************************************/
4008
4009 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4010 {
4011         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4012
4013         return 1;
4014 }
4015
4016 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4017
4018 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4019 {
4020         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4021         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4022
4023         return 1;
4024 }
4025
4026 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4027
4028 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4029 {
4030         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4031
4032         return 1;
4033 }
4034
4035 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4036
4037 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
4038 {
4039         struct kmem_cache *s;
4040         void *ret;
4041
4042         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4043                 return kmalloc_large(size, flags);
4044
4045         s = kmalloc_slab(size, flags);
4046
4047         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4048                 return s;
4049
4050         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_, size);
4051
4052         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
4053
4054         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4055
4056         return ret;
4057 }
4058 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
4059
4060 #ifdef CONFIG_NUMA
4061 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4062 {
4063         struct page *page;
4064         void *ptr = NULL;
4065         unsigned int order = get_order(size);
4066
4067         flags |= __GFP_COMP;
4068         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
4069         if (page) {
4070                 ptr = page_address(page);
4071                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4072                                       PAGE_SIZE << order);
4073         }
4074
4075         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
4076 }
4077
4078 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4079 {
4080         struct kmem_cache *s;
4081         void *ret;
4082
4083         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4084                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4085
4086                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4087                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4088                                    flags, node);
4089
4090                 return ret;
4091         }
4092
4093         s = kmalloc_slab(size, flags);
4094
4095         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4096                 return s;
4097
4098         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_, size);
4099
4100         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4101
4102         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4103
4104         return ret;
4105 }
4106 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4107 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4108
4109 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4110 /*
4111  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4112  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4113  * cache's usercopy region.
4114  *
4115  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4116  * to indicate an error.
4117  */
4118 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4119                          bool to_user)
4120 {
4121         struct kmem_cache *s;
4122         unsigned int offset;
4123         size_t object_size;
4124         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4125
4126         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4127
4128         /* Find object and usable object size. */
4129         s = page->slab_cache;
4130
4131         /* Reject impossible pointers. */
4132         if (ptr < page_address(page))
4133                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4134                                to_user, 0, n);
4135
4136         /* Find offset within object. */
4137         if (is_kfence)
4138                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4139         else
4140                 offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4141
4142         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4143         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4144                 if (offset < s->red_left_pad)
4145                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4146                                        s->name, to_user, offset, n);
4147                 offset -= s->red_left_pad;
4148         }
4149
4150         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4151         if (offset >= s->useroffset &&
4152             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4153             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4154                 return;
4155
4156         /*
4157          * If the copy is still within the allocated object, produce
4158          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4159          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4160          * whitelists.
4161          */
4162         object_size = slab_ksize(s);
4163         if (usercopy_fallback &&
4164             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
4165                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4166                 return;
4167         }
4168
4169         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4170 }
4171 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4172
4173 size_t __ksize(const void *object)
4174 {
4175         struct page *page;
4176
4177         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4178                 return 0;
4179
4180         page = virt_to_head_page(object);
4181
4182         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4183                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4184                 return page_size(page);
4185         }
4186
4187         return slab_ksize(page->slab_cache);
4188 }
4189 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4190
4191 void kfree(const void *x)
4192 {
4193         struct page *page;
4194         void *object = (void *)x;
4195
4196         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4197
4198         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4199                 return;
4200
4201         page = virt_to_head_page(x);
4202         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4203                 unsigned int order = compound_order(page);
4204
4205                 BUG_ON(!PageCompound(page));
4206                 kfree_hook(object);
4207                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4208                                       -(PAGE_SIZE << order));
4209                 __free_pages(page, order);
4210                 return;
4211         }
4212         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4213 }
4214 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4215
4216 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4217
4218 /*
4219  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4220  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4221  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4222  *
4223  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4224  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4225  * are freed in them.
4226  */
4227 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4228 {
4229         int node;
4230         int i;
4231         struct kmem_cache_node *n;
4232         struct page *page;
4233         struct page *t;
4234         struct list_head discard;
4235         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4236         unsigned long flags;
4237         int ret = 0;
4238
4239         flush_all(s);
4240         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4241                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4242                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4243                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4244
4245                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4246
4247                 /*
4248                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4249                  *
4250                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4251                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4252                  */
4253                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4254                         int free = page->objects - page->inuse;
4255
4256                         /* Do not reread page->inuse */
4257                         barrier();
4258
4259                         /* We do not keep full slabs on the list */
4260                         BUG_ON(free <= 0);
4261
4262                         if (free == page->objects) {
4263                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4264                                 n->nr_partial--;
4265                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4266                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4267                 }
4268
4269                 /*
4270                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4271                  * partial list.
4272                  */
4273                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4274                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4275
4276                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4277
4278                 /* Release empty slabs */
4279                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4280                         discard_slab(s, page);
4281
4282                 if (slabs_node(s, node))
4283                         ret = 1;
4284         }
4285
4286         return ret;
4287 }
4288
4289 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4290 {
4291         struct kmem_cache *s;
4292
4293         mutex_lock(&slab_mutex);
4294         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
4295                 __kmem_cache_shrink(s);
4296         mutex_unlock(&slab_mutex);
4297
4298         return 0;
4299 }
4300
4301 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4302 {
4303         struct memory_notify *marg = arg;
4304         int offline_node;
4305
4306         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4307
4308         /*
4309          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4310          * for it yet.
4311          */
4312         if (offline_node < 0)
4313                 return;
4314
4315         mutex_lock(&slab_mutex);
4316         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4317         /*
4318          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4319          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4320          * slab_mutex.
4321          */
4322         mutex_unlock(&slab_mutex);
4323 }
4324
4325 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4326 {
4327         struct kmem_cache_node *n;
4328         struct kmem_cache *s;
4329         struct memory_notify *marg = arg;
4330         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4331         int ret = 0;
4332
4333         /*
4334          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4335          * already created. Nothing to do.
4336          */
4337         if (nid < 0)
4338                 return 0;
4339
4340         /*
4341          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4342          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4343          * online.
4344          */
4345         mutex_lock(&slab_mutex);
4346         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4347                 /*
4348                  * The structure may already exist if the node was previously
4349                  * onlined and offlined.
4350                  */
4351                 if (get_node(s, nid))
4352                         continue;
4353                 /*
4354                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4355                  *      since memory is not yet available from the node that
4356                  *      is brought up.
4357                  */
4358                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4359                 if (!n) {
4360                         ret = -ENOMEM;
4361                         goto out;
4362                 }
4363                 init_kmem_cache_node(n);
4364                 s->node[nid] = n;
4365         }
4366         /*
4367          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4368          * initialized for the new node.
4369          */
4370         node_set(nid, slab_nodes);
4371 out:
4372         mutex_unlock(&slab_mutex);
4373         return ret;
4374 }
4375
4376 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4377                                 unsigned long action, void *arg)
4378 {
4379         int ret = 0;
4380
4381         switch (action) {
4382         case MEM_GOING_ONLINE:
4383                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4384                 break;
4385         case MEM_GOING_OFFLINE:
4386                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4387                 break;
4388         case MEM_OFFLINE:
4389         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4390                 slab_mem_offline_callback(arg);
4391                 break;
4392         case MEM_ONLINE:
4393         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4394                 break;
4395         }
4396         if (ret)
4397                 ret = notifier_from_errno(ret);
4398         else
4399                 ret = NOTIFY_OK;
4400         return ret;
4401 }
4402
4403 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4404         .notifier_call = slab_memory_callback,
4405         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4406 };
4407
4408 /********************************************************************
4409  *                      Basic setup of slabs
4410  *******************************************************************/
4411
4412 /*
4413  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4414  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4415  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4416  */
4417
4418 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4419 {
4420         int node;
4421         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4422         struct kmem_cache_node *n;
4423
4424         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4425
4426         /*
4427          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4428          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4429          * IPIs around.
4430          */
4431         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4432         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4433                 struct page *p;
4434
4435                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4436                         p->slab_cache = s;
4437
4438 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4439                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4440                         p->slab_cache = s;
4441 #endif
4442         }
4443         list_add(&s->list, &slab_caches);
4444         return s;
4445 }
4446
4447 void __init kmem_cache_init(void)
4448 {
4449         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4450                 boot_kmem_cache_node;
4451         int node;
4452
4453         if (debug_guardpage_minorder())
4454                 slub_max_order = 0;
4455
4456         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4457         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4458
4459         /*
4460          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4461          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4462          */
4463         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4464                 node_set(node, slab_nodes);
4465
4466         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4467                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4468
4469         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4470
4471         /* Able to allocate the per node structures */
4472         slab_state = PARTIAL;
4473
4474         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4475                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4476                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4477                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4478
4479         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4480         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4481
4482         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4483         setup_kmalloc_cache_index_table();
4484         create_kmalloc_caches(0);
4485
4486         /* Setup random freelists for each cache */
4487         init_freelist_randomization();
4488
4489         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4490                                   slub_cpu_dead);
4491
4492         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4493                 cache_line_size(),
4494                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4495                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4496 }
4497
4498 void __init kmem_cache_init_late(void)
4499 {
4500 }
4501
4502 struct kmem_cache *
4503 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4504                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4505 {
4506         struct kmem_cache *s;
4507
4508         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4509         if (s) {
4510                 s->refcount++;
4511
4512                 /*
4513                  * Adjust the object sizes so that we clear
4514                  * the complete object on kzalloc.
4515                  */
4516                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4517                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4518
4519                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4520                         s->refcount--;
4521                         s = NULL;
4522                 }
4523         }
4524
4525         return s;
4526 }
4527
4528 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4529 {
4530         int err;
4531
4532         err = kmem_cache_open(s, flags);
4533         if (err)
4534                 return err;
4535
4536         /* Mutex is not taken during early boot */
4537         if (slab_state <= UP)
4538                 return 0;
4539
4540         err = sysfs_slab_add(s);
4541         if (err)
4542                 __kmem_cache_release(s);
4543
4544         return err;
4545 }
4546
4547 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4548 {
4549         struct kmem_cache *s;
4550         void *ret;
4551
4552         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4553                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4554
4555         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4556
4557         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4558                 return s;
4559
4560         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller, size);
4561
4562         /* Honor the call site pointer we received. */
4563         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4564
4565         return ret;
4566 }
4567 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
4568
4569 #ifdef CONFIG_NUMA
4570 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4571                                         int node, unsigned long caller)
4572 {
4573         struct kmem_cache *s;
4574         void *ret;
4575
4576         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4577                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4578
4579                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4580                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4581                                    gfpflags, node);
4582
4583                 return ret;
4584         }
4585
4586         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4587
4588         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4589                 return s;
4590
4591         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller, size);
4592
4593         /* Honor the call site pointer we received. */
4594         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4595
4596         return ret;
4597 }
4598 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
4599 #endif
4600
4601 #ifdef CONFIG_SYSFS
4602 static int count_inuse(struct page *page)
4603 {
4604         return page->inuse;
4605 }
4606
4607 static int count_total(struct page *page)
4608 {
4609         return page->objects;
4610 }
4611 #endif
4612
4613 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4614 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
4615 {
4616         void *p;
4617         void *addr = page_address(page);
4618         unsigned long *map;
4619
4620         slab_lock(page);
4621
4622         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4623                 goto unlock;
4624
4625         /* Now we know that a valid freelist exists */
4626         map = get_map(s, page);
4627         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4628                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map) ?
4629                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4630
4631                 if (!check_object(s, page, p, val))
4632                         break;
4633         }
4634         put_map(map);
4635 unlock:
4636         slab_unlock(page);
4637 }
4638
4639 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4640                 struct kmem_cache_node *n)
4641 {
4642         unsigned long count = 0;
4643         struct page *page;
4644         unsigned long flags;
4645
4646         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4647
4648         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
4649                 validate_slab(s, page);
4650                 count++;
4651         }
4652         if (count != n->nr_partial)
4653                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4654                        s->name, count, n->nr_partial);
4655
4656         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4657                 goto out;
4658
4659         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
4660                 validate_slab(s, page);
4661                 count++;
4662         }
4663         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4664                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4665                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4666
4667 out:
4668         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4669         return count;
4670 }
4671
4672 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4673 {
4674         int node;
4675         unsigned long count = 0;
4676         struct kmem_cache_node *n;
4677
4678         flush_all(s);
4679         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4680                 count += validate_slab_node(s, n);
4681
4682         return count;
4683 }
4684 /*
4685  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4686  * and freed.
4687  */
4688
4689 struct location {
4690         unsigned long count;
4691         unsigned long addr;
4692         long long sum_time;
4693         long min_time;
4694         long max_time;
4695         long min_pid;
4696         long max_pid;
4697         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4698         nodemask_t nodes;
4699 };
4700
4701 struct loc_track {
4702         unsigned long max;
4703         unsigned long count;
4704         struct location *loc;
4705 };
4706
4707 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4708 {
4709         if (t->max)
4710                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4711                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4712 }
4713
4714 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4715 {
4716         struct location *l;
4717         int order;
4718
4719         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4720
4721         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4722         if (!l)
4723                 return 0;
4724
4725         if (t->count) {
4726                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4727                 free_loc_track(t);
4728         }
4729         t->max = max;
4730         t->loc = l;
4731         return 1;
4732 }
4733
4734 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4735                                 const struct track *track)
4736 {
4737         long start, end, pos;
4738         struct location *l;
4739         unsigned long caddr;
4740         unsigned long age = jiffies - track->when;
4741
4742         start = -1;
4743         end = t->count;
4744
4745         for ( ; ; ) {
4746                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4747
4748                 /*
4749                  * There is nothing at "end". If we end up there
4750                  * we need to add something to before end.
4751                  */
4752                 if (pos == end)
4753                         break;
4754
4755                 caddr = t->loc[pos].addr;
4756                 if (track->addr == caddr) {
4757
4758                         l = &t->loc[pos];
4759                         l->count++;
4760                         if (track->when) {
4761                                 l->sum_time += age;
4762                                 if (age < l->min_time)
4763                                         l->min_time = age;
4764                                 if (age > l->max_time)
4765                                         l->max_time = age;
4766
4767                                 if (track->pid < l->min_pid)
4768                                         l->min_pid = track->pid;
4769                                 if (track->pid > l->max_pid)
4770                                         l->max_pid = track->pid;
4771
4772                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4773                                                 to_cpumask(l->cpus));
4774                         }
4775                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4776                         return 1;
4777                 }
4778
4779                 if (track->addr < caddr)
4780                         end = pos;
4781                 else
4782                         start = pos;
4783         }
4784
4785         /*
4786          * Not found. Insert new tracking element.
4787          */
4788         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4789                 return 0;
4790
4791         l = t->loc + pos;
4792         if (pos < t->count)
4793                 memmove(l + 1, l,
4794                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4795         t->count++;
4796         l->count = 1;
4797         l->addr = track->addr;
4798         l->sum_time = age;
4799         l->min_time = age;
4800         l->max_time = age;
4801         l->min_pid = track->pid;
4802         l->max_pid = track->pid;
4803         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4804         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4805         nodes_clear(l->nodes);
4806         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4807         return 1;
4808 }
4809
4810 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4811                 struct page *page, enum track_item alloc)
4812 {
4813         void *addr = page_address(page);
4814         void *p;
4815         unsigned long *map;
4816
4817         map = get_map(s, page);
4818         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4819                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map))
4820                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4821         put_map(map);
4822 }
4823
4824 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4825                           enum track_item alloc)
4826 {
4827         int len = 0;
4828         unsigned long i;
4829         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4830         int node;
4831         struct kmem_cache_node *n;
4832
4833         if (!alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4834                              GFP_KERNEL)) {
4835                 return sysfs_emit(buf, "Out of memory\n");
4836         }
4837         /* Push back cpu slabs */
4838         flush_all(s);
4839
4840         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4841                 unsigned long flags;
4842                 struct page *page;
4843
4844                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4845                         continue;
4846
4847                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4848                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
4849                         process_slab(&t, s, page, alloc);
4850                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
4851                         process_slab(&t, s, page, alloc);
4852                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4853         }
4854
4855         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4856                 struct location *l = &t.loc[i];
4857
4858                 len += sysfs_emit_at(buf, len, "%7ld ", l->count);
4859
4860                 if (l->addr)
4861                         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%pS", (void *)l->addr);
4862                 else
4863                         len += sysfs_emit_at(buf, len, "<not-available>");
4864
4865                 if (l->sum_time != l->min_time)
4866                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " age=%ld/%ld/%ld",
4867                                              l->min_time,
4868                                              (long)div_u64(l->sum_time,
4869                                                            l->count),
4870                                              l->max_time);
4871                 else
4872                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " age=%ld", l->min_time);
4873
4874                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4875                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " pid=%ld-%ld",
4876                                              l->min_pid, l->max_pid);
4877                 else
4878                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " pid=%ld",
4879                                              l->min_pid);
4880
4881                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4882                     !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
4883                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " cpus=%*pbl",
4884                                              cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4885
4886                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
4887                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " nodes=%*pbl",
4888                                              nodemask_pr_args(&l->nodes));
4889
4890                 len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
4891         }
4892
4893         free_loc_track(&t);
4894         if (!t.count)
4895                 len += sysfs_emit_at(buf, len, "No data\n");
4896
4897         return len;
4898 }
4899 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4900
4901 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4902 static void __init resiliency_test(void)
4903 {
4904         u8 *p;
4905         int type = KMALLOC_NORMAL;
4906
4907         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4908
4909         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4910         pr_err("-----------------------\n");
4911         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4912
4913         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4914         p[16] = 0x12;
4915         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4916                p + 16);
4917
4918         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][4]);
4919
4920         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4921         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4922         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4923         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4924                p);
4925         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4926
4927         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][5]);
4928         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4929         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4930         *p = 0x56;
4931         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4932                p);
4933         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4934         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][6]);
4935
4936         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4937         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4938         kfree(p);
4939         *p = 0x78;
4940         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4941         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][7]);
4942
4943         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4944         kfree(p);
4945         p[50] = 0x9a;
4946         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4947         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][8]);
4948
4949         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4950         kfree(p);
4951         p[512] = 0xab;
4952         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4953         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][9]);
4954 }
4955 #else
4956 #ifdef CONFIG_SYSFS
4957 static void resiliency_test(void) {};
4958 #endif
4959 #endif  /* SLUB_RESILIENCY_TEST */
4960
4961 #ifdef CONFIG_SYSFS
4962 enum slab_stat_type {
4963         SL_ALL,                 /* All slabs */
4964         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4965         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4966         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4967         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4968 };
4969
4970 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4971 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4972 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4973 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4974 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4975
4976 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4977                                  char *buf, unsigned long flags)
4978 {
4979         unsigned long total = 0;
4980         int node;
4981         int x;
4982         unsigned long *nodes;
4983         int len = 0;
4984
4985         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4986         if (!nodes)
4987                 return -ENOMEM;
4988
4989         if (flags & SO_CPU) {
4990                 int cpu;
4991
4992                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4993                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4994                                                                cpu);
4995                         int node;
4996                         struct page *page;
4997
4998                         page = READ_ONCE(c->page);
4999                         if (!page)
5000                                 continue;
5001
5002                         node = page_to_nid(page);
5003                         if (flags & SO_TOTAL)
5004                                 x = page->objects;
5005                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5006                                 x = page->inuse;
5007                         else
5008                                 x = 1;
5009
5010                         total += x;
5011                         nodes[node] += x;
5012
5013                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
5014                         if (page) {
5015                                 node = page_to_nid(page);
5016                                 if (flags & SO_TOTAL)
5017                                         WARN_ON_ONCE(1);
5018                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5019                                         WARN_ON_ONCE(1);
5020                                 else
5021                                         x = page->pages;
5022                                 total += x;
5023                                 nodes[node] += x;
5024                         }
5025                 }
5026         }
5027
5028         /*
5029          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5030          * already held which will conflict with an existing lock order:
5031          *
5032          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5033          *
5034          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5035          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5036          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5037          */
5038
5039 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5040         if (flags & SO_ALL) {
5041                 struct kmem_cache_node *n;
5042
5043                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5044
5045                         if (flags & SO_TOTAL)
5046                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5047                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5048                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5049                                         count_partial(n, count_free);
5050                         else
5051                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5052                         total += x;
5053                         nodes[node] += x;
5054                 }
5055
5056         } else
5057 #endif
5058         if (flags & SO_PARTIAL) {
5059                 struct kmem_cache_node *n;
5060
5061                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5062                         if (flags & SO_TOTAL)
5063                                 x = count_partial(n, count_total);
5064                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5065                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5066                         else
5067                                 x = n->nr_partial;
5068                         total += x;
5069                         nodes[node] += x;
5070                 }
5071         }
5072
5073         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5074 #ifdef CONFIG_NUMA
5075         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5076                 if (nodes[node])
5077                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5078                                              node, nodes[node]);
5079         }
5080 #endif
5081         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5082         kfree(nodes);
5083
5084         return len;
5085 }
5086
5087 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5088 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5089
5090 struct slab_attribute {
5091         struct attribute attr;
5092         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5093         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5094 };
5095
5096 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5097         static struct slab_attribute _name##_attr = \
5098         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
5099
5100 #define SLAB_ATTR(_name) \
5101         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
5102         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
5103
5104 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5105 {
5106         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5107 }
5108 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5109
5110 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5111 {
5112         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5113 }
5114 SLAB_ATTR_RO(align);
5115
5116 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5117 {
5118         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5119 }
5120 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5121
5122 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5123 {
5124         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5125 }
5126 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5127
5128 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5129 {
5130         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5131 }
5132 SLAB_ATTR_RO(order);
5133
5134 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5135 {
5136         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5137 }
5138
5139 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5140                                  size_t length)
5141 {
5142         unsigned long min;
5143         int err;
5144
5145         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5146         if (err)
5147                 return err;
5148
5149         set_min_partial(s, min);
5150         return length;
5151 }
5152 SLAB_ATTR(min_partial);
5153
5154 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5155 {
5156         return sysfs_emit(buf, "%u\n", slub_cpu_partial(s));
5157 }
5158
5159 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5160                                  size_t length)
5161 {
5162         unsigned int objects;
5163         int err;
5164
5165         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5166         if (err)
5167                 return err;
5168         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5169                 return -EINVAL;
5170
5171         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5172         flush_all(s);
5173         return length;
5174 }
5175 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5176
5177 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5178 {
5179         if (!s->ctor)
5180                 return 0;
5181         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5182 }
5183 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5184
5185 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5186 {
5187         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5188 }
5189 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5190
5191 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5192 {
5193         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5194 }
5195 SLAB_ATTR_RO(partial);
5196
5197 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5198 {
5199         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5200 }
5201 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5202
5203 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5204 {
5205         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5206 }
5207 SLAB_ATTR_RO(objects);
5208
5209 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5210 {
5211         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5212 }
5213 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5214
5215 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5216 {
5217         int objects = 0;
5218         int pages = 0;
5219         int cpu;
5220         int len = 0;
5221
5222         for_each_online_cpu(cpu) {
5223                 struct page *page;
5224
5225                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5226
5227                 if (page) {
5228                         pages += page->pages;
5229                         objects += page->pobjects;
5230                 }
5231         }
5232
5233         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, pages);
5234
5235 #ifdef CONFIG_SMP
5236         for_each_online_cpu(cpu) {
5237                 struct page *page;
5238
5239                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5240                 if (page)
5241                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5242                                              cpu, page->pobjects, page->pages);
5243         }
5244 #endif
5245         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5246
5247         return len;
5248 }
5249 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5250
5251 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5252 {
5253         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5254 }
5255 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5256
5257 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5258 {
5259         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5260 }
5261 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5262
5263 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5264 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5265 {
5266         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5267 }
5268 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5269 #endif
5270
5271 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5272 {
5273         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5274 }
5275 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5276
5277 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5278 {
5279         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5280 }
5281 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5282
5283 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5284 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5285 {
5286         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5287 }
5288 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5289
5290 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5291 {
5292         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5293 }
5294 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5295
5296 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5297 {
5298         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5299 }
5300 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5301
5302 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5303 {
5304         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5305 }
5306 SLAB_ATTR_RO(trace);
5307
5308 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5309 {
5310         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5311 }
5312
5313 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5314
5315 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5316 {
5317         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5318 }
5319
5320 SLAB_ATTR_RO(poison);
5321
5322 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5323 {
5324         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5325 }
5326
5327 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5328
5329 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5330 {
5331         return 0;
5332 }
5333
5334 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5335                         const char *buf, size_t length)
5336 {
5337         int ret = -EINVAL;
5338
5339         if (buf[0] == '1') {
5340                 ret = validate_slab_cache(s);
5341                 if (ret >= 0)
5342                         ret = length;
5343         }
5344         return ret;
5345 }
5346 SLAB_ATTR(validate);
5347
5348 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5349 {
5350         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5351                 return -ENOSYS;
5352         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
5353 }
5354 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
5355
5356 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5357 {
5358         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5359                 return -ENOSYS;
5360         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
5361 }
5362 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
5363 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5364
5365 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5366 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5367 {
5368         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5369 }
5370 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5371 #endif
5372
5373 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5374 {
5375         return 0;
5376 }
5377
5378 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5379                         const char *buf, size_t length)
5380 {
5381         if (buf[0] == '1')
5382                 kmem_cache_shrink(s);
5383         else
5384                 return -EINVAL;
5385         return length;
5386 }
5387 SLAB_ATTR(shrink);
5388
5389 #ifdef CONFIG_NUMA
5390 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5391 {
5392         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5393 }
5394
5395 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5396                                 const char *buf, size_t length)
5397 {
5398         unsigned int ratio;
5399         int err;
5400
5401         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5402         if (err)
5403                 return err;
5404         if (ratio > 100)
5405                 return -ERANGE;
5406
5407         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5408
5409         return length;
5410 }
5411 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5412 #endif
5413
5414 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5415 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5416 {
5417         unsigned long sum  = 0;
5418         int cpu;
5419         int len = 0;
5420         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5421
5422         if (!data)
5423                 return -ENOMEM;
5424
5425         for_each_online_cpu(cpu) {
5426                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5427
5428                 data[cpu] = x;
5429                 sum += x;
5430         }
5431
5432         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5433
5434 #ifdef CONFIG_SMP
5435         for_each_online_cpu(cpu) {
5436                 if (data[cpu])
5437                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5438                                              cpu, data[cpu]);
5439         }
5440 #endif
5441         kfree(data);
5442         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5443
5444         return len;
5445 }
5446
5447 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5448 {
5449         int cpu;
5450
5451         for_each_online_cpu(cpu)
5452                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5453 }
5454
5455 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5456 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5457 {                                                               \
5458         return show_stat(s, buf, si);                           \
5459 }                                                               \
5460 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5461                                 const char *buf, size_t length) \
5462 {                                                               \
5463         if (buf[0] != '0')                                      \
5464                 return -EINVAL;                                 \
5465         clear_stat(s, si);                                      \
5466         return length;                                          \
5467 }                                                               \
5468 SLAB_ATTR(text);                                                \
5469
5470 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5471 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5472 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5473 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5474 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5475 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5476 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5477 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5478 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5479 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5480 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5481 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5482 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5483 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5484 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5485 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5486 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5487 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5488 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5489 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5490 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5491 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5492 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5493 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5494 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5495 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5496 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5497
5498 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5499         &slab_size_attr.attr,
5500         &object_size_attr.attr,
5501         &objs_per_slab_attr.attr,
5502         &order_attr.attr,
5503         &min_partial_attr.attr,
5504         &cpu_partial_attr.attr,
5505         &objects_attr.attr,
5506         &objects_partial_attr.attr,
5507         &partial_attr.attr,
5508         &cpu_slabs_attr.attr,
5509         &ctor_attr.attr,
5510         &aliases_attr.attr,
5511         &align_attr.attr,
5512         &hwcache_align_attr.attr,
5513         &reclaim_account_attr.attr,
5514         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5515         &shrink_attr.attr,
5516         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5517 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5518         &total_objects_attr.attr,
5519         &slabs_attr.attr,
5520         &sanity_checks_attr.attr,
5521         &trace_attr.attr,
5522         &red_zone_attr.attr,
5523         &poison_attr.attr,
5524         &store_user_attr.attr,
5525         &validate_attr.attr,
5526         &alloc_calls_attr.attr,
5527         &free_calls_attr.attr,
5528 #endif
5529 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5530         &cache_dma_attr.attr,
5531 #endif
5532 #ifdef CONFIG_NUMA
5533         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5534 #endif
5535 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5536         &alloc_fastpath_attr.attr,
5537         &alloc_slowpath_attr.attr,
5538         &free_fastpath_attr.attr,
5539         &free_slowpath_attr.attr,
5540         &free_frozen_attr.attr,
5541         &free_add_partial_attr.attr,
5542         &free_remove_partial_attr.attr,
5543         &alloc_from_partial_attr.attr,
5544         &alloc_slab_attr.attr,
5545         &alloc_refill_attr.attr,
5546         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5547         &free_slab_attr.attr,
5548         &cpuslab_flush_attr.attr,
5549         &deactivate_full_attr.attr,
5550         &deactivate_empty_attr.attr,
5551         &deactivate_to_head_attr.attr,
5552         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5553         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5554         &deactivate_bypass_attr.attr,
5555         &order_fallback_attr.attr,
5556         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5557         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5558         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5559         &cpu_partial_free_attr.attr,
5560         &cpu_partial_node_attr.attr,
5561         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5562 #endif
5563 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5564         &failslab_attr.attr,
5565 #endif
5566         &usersize_attr.attr,
5567
5568         NULL
5569 };
5570
5571 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5572         .attrs = slab_attrs,
5573 };
5574
5575 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5576                                 struct attribute *attr,
5577                                 char *buf)
5578 {
5579         struct slab_attribute *attribute;
5580         struct kmem_cache *s;
5581         int err;
5582
5583         attribute = to_slab_attr(attr);
5584         s = to_slab(kobj);
5585
5586         if (!attribute->show)
5587                 return -EIO;
5588
5589         err = attribute->show(s, buf);
5590
5591         return err;
5592 }
5593
5594 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5595                                 struct attribute *attr,
5596                                 const char *buf, size_t len)
5597 {
5598         struct slab_attribute *attribute;
5599         struct kmem_cache *s;
5600         int err;
5601
5602         attribute = to_slab_attr(attr);
5603         s = to_slab(kobj);
5604
5605         if (!attribute->store)
5606                 return -EIO;
5607
5608         err = attribute->store(s, buf, len);
5609         return err;
5610 }
5611
5612 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5613 {
5614         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5615 }
5616
5617 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5618         .show = slab_attr_show,
5619         .store = slab_attr_store,
5620 };
5621
5622 static struct kobj_type slab_ktype = {
5623         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5624         .release = kmem_cache_release,
5625 };
5626
5627 static struct kset *slab_kset;
5628
5629 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5630 {
5631         return slab_kset;
5632 }
5633
5634 #define ID_STR_LENGTH 64
5635
5636 /* Create a unique string id for a slab cache:
5637  *
5638  * Format       :[flags-]size
5639  */
5640 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5641 {
5642         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5643         char *p = name;
5644
5645         BUG_ON(!name);
5646
5647         *p++ = ':';
5648         /*
5649          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5650          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5651          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5652          * are matched during merging to guarantee that the id is
5653          * unique.
5654          */
5655         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5656                 *p++ = 'd';
5657         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5658                 *p++ = 'D';
5659         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5660                 *p++ = 'a';
5661         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5662                 *p++ = 'F';
5663         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5664                 *p++ = 'A';
5665         if (p != name + 1)
5666                 *p++ = '-';
5667         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5668
5669         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5670         return name;
5671 }
5672
5673 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5674 {
5675         int err;
5676         const char *name;
5677         struct kset *kset = cache_kset(s);
5678         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5679
5680         if (!kset) {
5681                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5682                 return 0;
5683         }
5684
5685         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5686                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5687                 unmergeable = 1;
5688
5689         if (unmergeable) {
5690                 /*
5691                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5692                  * This is typically the case for debug situations. In that
5693                  * case we can catch duplicate names easily.
5694                  */
5695                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5696                 name = s->name;
5697         } else {
5698                 /*
5699                  * Create a unique name for the slab as a target
5700                  * for the symlinks.
5701                  */
5702                 name = create_unique_id(s);
5703         }
5704
5705         s->kobj.kset = kset;
5706         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5707         if (err)
5708                 goto out;
5709
5710         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5711         if (err)
5712                 goto out_del_kobj;
5713
5714         if (!unmergeable) {
5715                 /* Setup first alias */
5716                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5717         }
5718 out:
5719         if (!unmergeable)
5720                 kfree(name);
5721         return err;
5722 out_del_kobj:
5723         kobject_del(&s->kobj);
5724         goto out;
5725 }
5726
5727 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5728 {
5729         if (slab_state >= FULL)
5730                 kobject_del(&s->kobj);
5731 }
5732
5733 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5734 {
5735         if (slab_state >= FULL)
5736                 kobject_put(&s->kobj);
5737 }
5738
5739 /*
5740  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5741  * available lest we lose that information.
5742  */
5743 struct saved_alias {
5744         struct kmem_cache *s;
5745         const char *name;
5746         struct saved_alias *next;
5747 };
5748
5749 static struct saved_alias *alias_list;
5750
5751 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5752 {
5753         struct saved_alias *al;
5754
5755         if (slab_state == FULL) {
5756                 /*
5757                  * If we have a leftover link then remove it.
5758                  */
5759                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5760                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5761         }
5762
5763         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5764         if (!al)
5765                 return -ENOMEM;
5766
5767         al->s = s;
5768         al->name = name;
5769         al->next = alias_list;
5770         alias_list = al;
5771         return 0;
5772 }
5773
5774 static int __init slab_sysfs_init(void)
5775 {
5776         struct kmem_cache *s;
5777         int err;
5778
5779         mutex_lock(&slab_mutex);
5780
5781         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
5782         if (!slab_kset) {
5783                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5784                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5785                 return -ENOSYS;
5786         }
5787
5788         slab_state = FULL;
5789
5790         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5791                 err = sysfs_slab_add(s);
5792                 if (err)
5793                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5794                                s->name);
5795         }
5796
5797         while (alias_list) {
5798                 struct saved_alias *al = alias_list;
5799
5800                 alias_list = alias_list->next;
5801                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5802                 if (err)
5803                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5804                                al->name);
5805                 kfree(al);
5806         }
5807
5808         mutex_unlock(&slab_mutex);
5809         resiliency_test();
5810         return 0;
5811 }
5812
5813 __initcall(slab_sysfs_init);
5814 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5815
5816 /*
5817  * The /proc/slabinfo ABI
5818  */
5819 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5820 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5821 {
5822         unsigned long nr_slabs = 0;
5823         unsigned long nr_objs = 0;
5824         unsigned long nr_free = 0;
5825         int node;
5826         struct kmem_cache_node *n;
5827
5828         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5829                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5830                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5831                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5832         }
5833
5834         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5835         sinfo->num_objs = nr_objs;
5836         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5837         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5838         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5839         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5840 }
5841
5842 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5843 {
5844 }
5845
5846 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5847                        size_t count, loff_t *ppos)
5848 {
5849         return -EIO;
5850 }
5851 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */