mm: slub: call account_slab_page() after slab page initialization
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include "slab.h"
21 #include <linux/proc_fs.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/cpu.h>
25 #include <linux/cpuset.h>
26 #include <linux/mempolicy.h>
27 #include <linux/ctype.h>
28 #include <linux/debugobjects.h>
29 #include <linux/kallsyms.h>
30 #include <linux/memory.h>
31 #include <linux/math64.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/stacktrace.h>
34 #include <linux/prefetch.h>
35 #include <linux/memcontrol.h>
36 #include <linux/random.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
55  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
56  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
57  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
58  *      D. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
62  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
63  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
64  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
65  *   page's freelist.
66  *
67  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
68  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
69  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
70  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
71  *   modified without taking the list lock).
72  *
73  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
74  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
75  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
76  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
77  *   the list lock.
78  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
79  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
80  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
81  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
82  *
83  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
84  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
85  *
86  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
87  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
88  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
89  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
90  * cannot scan all objects.
91  *
92  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
93  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
94  * fast frees and allocs.
95  *
96  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
97  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
98  *                      such as satisfying allocations for a specific
99  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
100  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
101  *                      list operations. It is up to the processor holding
102  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
103  *                      when the slab is no longer needed.
104  *
105  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
106  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
107  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
108  *                      freelist that allows lockless access to
109  *                      free objects in addition to the regular freelist
110  *                      that requires the slab lock.
111  *
112  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
113  *                      options set. This moves slab handling out of
114  *                      the fast path and disables lockless freelists.
115  */
116
117 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
118 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
119 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
120 #else
121 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
122 #endif
123 #endif
124
125 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
126 {
127         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
128 }
129
130 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
131 {
132         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
133                 p += s->red_left_pad;
134
135         return p;
136 }
137
138 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
139 {
140 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
141         return !kmem_cache_debug(s);
142 #else
143         return false;
144 #endif
145 }
146
147 /*
148  * Issues still to be resolved:
149  *
150  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
151  *
152  * - Variable sizing of the per node arrays
153  */
154
155 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
156 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
157
158 /* Enable to log cmpxchg failures */
159 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
160
161 /*
162  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
163  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
164  */
165 #define MIN_PARTIAL 5
166
167 /*
168  * Maximum number of desirable partial slabs.
169  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
170  * sort the partial list by the number of objects in use.
171  */
172 #define MAX_PARTIAL 10
173
174 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
175                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
176
177 /*
178  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
179  * issues when checking or reading debug information
180  */
181 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
182                                 SLAB_TRACE)
183
184
185 /*
186  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
187  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
188  * metadata.
189  */
190 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
191
192 #define OO_SHIFT        16
193 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
194 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
195
196 /* Internal SLUB flags */
197 /* Poison object */
198 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
199 /* Use cmpxchg_double */
200 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
201
202 /*
203  * Tracking user of a slab.
204  */
205 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
206 struct track {
207         unsigned long addr;     /* Called from address */
208 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
209         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
210 #endif
211         int cpu;                /* Was running on cpu */
212         int pid;                /* Pid context */
213         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
214 };
215
216 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
217
218 #ifdef CONFIG_SYSFS
219 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
220 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
221 #else
222 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
223 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
224                                                         { return 0; }
225 #endif
226
227 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
228 {
229 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
230         /*
231          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
232          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
233          */
234         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
235 #endif
236 }
237
238 /********************************************************************
239  *                      Core slab cache functions
240  *******************************************************************/
241
242 /*
243  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
244  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
245  * random number.
246  */
247 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
248                                  unsigned long ptr_addr)
249 {
250 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
251         /*
252          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
253          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
254          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
255          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
256          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
257          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
258          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
259          * freepointer to be restored incorrectly.
260          */
261         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
262                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
263 #else
264         return ptr;
265 #endif
266 }
267
268 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
269 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
270                                          void *ptr_addr)
271 {
272         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
273                             (unsigned long)ptr_addr);
274 }
275
276 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
277 {
278         object = kasan_reset_tag(object);
279         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
280 }
281
282 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
283 {
284         prefetch(object + s->offset);
285 }
286
287 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
288 {
289         unsigned long freepointer_addr;
290         void *p;
291
292         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
293                 return get_freepointer(s, object);
294
295         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
296         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
297         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
298 }
299
300 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
301 {
302         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
303
304 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
305         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
306 #endif
307
308         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
309         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
310 }
311
312 /* Loop over all objects in a slab */
313 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
314         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
315                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
316                 __p += (__s)->size)
317
318 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
319 {
320         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
321 }
322
323 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
324                 unsigned int size)
325 {
326         struct kmem_cache_order_objects x = {
327                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
328         };
329
330         return x;
331 }
332
333 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
334 {
335         return x.x >> OO_SHIFT;
336 }
337
338 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
339 {
340         return x.x & OO_MASK;
341 }
342
343 /*
344  * Per slab locking using the pagelock
345  */
346 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
347 {
348         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
349         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
350 }
351
352 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
353 {
354         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
355         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
356 }
357
358 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
359 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
360                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
361                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
362                 const char *n)
363 {
364         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
365 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
366     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
367         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
368                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
369                                    freelist_old, counters_old,
370                                    freelist_new, counters_new))
371                         return true;
372         } else
373 #endif
374         {
375                 slab_lock(page);
376                 if (page->freelist == freelist_old &&
377                                         page->counters == counters_old) {
378                         page->freelist = freelist_new;
379                         page->counters = counters_new;
380                         slab_unlock(page);
381                         return true;
382                 }
383                 slab_unlock(page);
384         }
385
386         cpu_relax();
387         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
388
389 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
390         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
391 #endif
392
393         return false;
394 }
395
396 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
397                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
398                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
399                 const char *n)
400 {
401 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
402     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
403         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
404                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
405                                    freelist_old, counters_old,
406                                    freelist_new, counters_new))
407                         return true;
408         } else
409 #endif
410         {
411                 unsigned long flags;
412
413                 local_irq_save(flags);
414                 slab_lock(page);
415                 if (page->freelist == freelist_old &&
416                                         page->counters == counters_old) {
417                         page->freelist = freelist_new;
418                         page->counters = counters_new;
419                         slab_unlock(page);
420                         local_irq_restore(flags);
421                         return true;
422                 }
423                 slab_unlock(page);
424                 local_irq_restore(flags);
425         }
426
427         cpu_relax();
428         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
429
430 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
431         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
432 #endif
433
434         return false;
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
438 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
439 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
440
441 /*
442  * Determine a map of object in use on a page.
443  *
444  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
445  * not vanish from under us.
446  */
447 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
448         __acquires(&object_map_lock)
449 {
450         void *p;
451         void *addr = page_address(page);
452
453         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
454
455         spin_lock(&object_map_lock);
456
457         bitmap_zero(object_map, page->objects);
458
459         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
460                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map);
461
462         return object_map;
463 }
464
465 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
466 {
467         VM_BUG_ON(map != object_map);
468         spin_unlock(&object_map_lock);
469 }
470
471 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
472 {
473         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
474                 return s->size - s->red_left_pad;
475
476         return s->size;
477 }
478
479 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
480 {
481         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
482                 p -= s->red_left_pad;
483
484         return p;
485 }
486
487 /*
488  * Debug settings:
489  */
490 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
491 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
492 #else
493 static slab_flags_t slub_debug;
494 #endif
495
496 static char *slub_debug_string;
497 static int disable_higher_order_debug;
498
499 /*
500  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
501  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
502  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
503  * to tell kasan that these accesses are OK.
504  */
505 static inline void metadata_access_enable(void)
506 {
507         kasan_disable_current();
508 }
509
510 static inline void metadata_access_disable(void)
511 {
512         kasan_enable_current();
513 }
514
515 /*
516  * Object debugging
517  */
518
519 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
520 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
521                                 struct page *page, void *object)
522 {
523         void *base;
524
525         if (!object)
526                 return 1;
527
528         base = page_address(page);
529         object = kasan_reset_tag(object);
530         object = restore_red_left(s, object);
531         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
532                 (object - base) % s->size) {
533                 return 0;
534         }
535
536         return 1;
537 }
538
539 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
540                           unsigned int length)
541 {
542         metadata_access_enable();
543         print_hex_dump(level, kasan_reset_tag(text), DUMP_PREFIX_ADDRESS,
544                         16, 1, addr, length, 1);
545         metadata_access_disable();
546 }
547
548 /*
549  * See comment in calculate_sizes().
550  */
551 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
552 {
553         return s->offset >= s->inuse;
554 }
555
556 /*
557  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
558  * not overlapping with object.
559  */
560 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
561 {
562         if (freeptr_outside_object(s))
563                 return s->inuse + sizeof(void *);
564         else
565                 return s->inuse;
566 }
567
568 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
569         enum track_item alloc)
570 {
571         struct track *p;
572
573         p = object + get_info_end(s);
574
575         return kasan_reset_tag(p + alloc);
576 }
577
578 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
579                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
580 {
581         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
582
583         if (addr) {
584 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
585                 unsigned int nr_entries;
586
587                 metadata_access_enable();
588                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
589                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
590                 metadata_access_disable();
591
592                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
593                         p->addrs[nr_entries] = 0;
594 #endif
595                 p->addr = addr;
596                 p->cpu = smp_processor_id();
597                 p->pid = current->pid;
598                 p->when = jiffies;
599         } else {
600                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
601         }
602 }
603
604 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
605 {
606         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
607                 return;
608
609         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
610         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
611 }
612
613 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
614 {
615         if (!t->addr)
616                 return;
617
618         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
619                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
620 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
621         {
622                 int i;
623                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
624                         if (t->addrs[i])
625                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
626                         else
627                                 break;
628         }
629 #endif
630 }
631
632 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
633 {
634         unsigned long pr_time = jiffies;
635         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
636                 return;
637
638         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
639         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
640 }
641
642 static void print_page_info(struct page *page)
643 {
644         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
645                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
646
647 }
648
649 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
650 {
651         struct va_format vaf;
652         va_list args;
653
654         va_start(args, fmt);
655         vaf.fmt = fmt;
656         vaf.va = &args;
657         pr_err("=============================================================================\n");
658         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
659         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
660
661         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
662         va_end(args);
663 }
664
665 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
666 {
667         struct va_format vaf;
668         va_list args;
669
670         va_start(args, fmt);
671         vaf.fmt = fmt;
672         vaf.va = &args;
673         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
674         va_end(args);
675 }
676
677 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
678                                void **freelist, void *nextfree)
679 {
680         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
681             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
682                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
683                 *freelist = NULL;
684                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
685                 return true;
686         }
687
688         return false;
689 }
690
691 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
692 {
693         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
694         u8 *addr = page_address(page);
695
696         print_tracking(s, p);
697
698         print_page_info(page);
699
700         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
701                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
702
703         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
704                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p - s->red_left_pad,
705                               s->red_left_pad);
706         else if (p > addr + 16)
707                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
708
709         print_section(KERN_ERR, "Object ", p,
710                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
711         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
712                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p + s->object_size,
713                         s->inuse - s->object_size);
714
715         off = get_info_end(s);
716
717         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
718                 off += 2 * sizeof(struct track);
719
720         off += kasan_metadata_size(s);
721
722         if (off != size_from_object(s))
723                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
724                 print_section(KERN_ERR, "Padding ", p + off,
725                               size_from_object(s) - off);
726
727         dump_stack();
728 }
729
730 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
731                         u8 *object, char *reason)
732 {
733         slab_bug(s, "%s", reason);
734         print_trailer(s, page, object);
735 }
736
737 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
738                         const char *fmt, ...)
739 {
740         va_list args;
741         char buf[100];
742
743         va_start(args, fmt);
744         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
745         va_end(args);
746         slab_bug(s, "%s", buf);
747         print_page_info(page);
748         dump_stack();
749 }
750
751 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
752 {
753         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
754
755         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
756                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
757
758         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
759                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
760                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
761         }
762
763         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
764                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
765 }
766
767 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
768                                                 void *from, void *to)
769 {
770         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
771         memset(from, data, to - from);
772 }
773
774 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
775                         u8 *object, char *what,
776                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
777 {
778         u8 *fault;
779         u8 *end;
780         u8 *addr = page_address(page);
781
782         metadata_access_enable();
783         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
784         metadata_access_disable();
785         if (!fault)
786                 return 1;
787
788         end = start + bytes;
789         while (end > fault && end[-1] == value)
790                 end--;
791
792         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
793         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
794                                         fault, end - 1, fault - addr,
795                                         fault[0], value);
796         print_trailer(s, page, object);
797
798         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
799         return 0;
800 }
801
802 /*
803  * Object layout:
804  *
805  * object address
806  *      Bytes of the object to be managed.
807  *      If the freepointer may overlay the object then the free
808  *      pointer is at the middle of the object.
809  *
810  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
811  *      0xa5 (POISON_END)
812  *
813  * object + s->object_size
814  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
815  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
816  *      object_size == inuse.
817  *
818  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
819  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
820  *
821  * object + s->inuse
822  *      Meta data starts here.
823  *
824  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
825  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
826  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
827  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
828  *              before the word boundary.
829  *
830  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
831  *
832  * object + s->size
833  *      Nothing is used beyond s->size.
834  *
835  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
836  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
837  * may be used with merged slabcaches.
838  */
839
840 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
841 {
842         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
843
844         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
845                 /* We also have user information there */
846                 off += 2 * sizeof(struct track);
847
848         off += kasan_metadata_size(s);
849
850         if (size_from_object(s) == off)
851                 return 1;
852
853         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
854                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
855 }
856
857 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
858 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
859 {
860         u8 *start;
861         u8 *fault;
862         u8 *end;
863         u8 *pad;
864         int length;
865         int remainder;
866
867         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
868                 return 1;
869
870         start = page_address(page);
871         length = page_size(page);
872         end = start + length;
873         remainder = length % s->size;
874         if (!remainder)
875                 return 1;
876
877         pad = end - remainder;
878         metadata_access_enable();
879         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
880         metadata_access_disable();
881         if (!fault)
882                 return 1;
883         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
884                 end--;
885
886         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
887                         fault, end - 1, fault - start);
888         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
889
890         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
891         return 0;
892 }
893
894 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
895                                         void *object, u8 val)
896 {
897         u8 *p = object;
898         u8 *endobject = object + s->object_size;
899
900         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
901                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
902                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
903                         return 0;
904
905                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
906                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
907                         return 0;
908         } else {
909                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
910                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
911                                 endobject, POISON_INUSE,
912                                 s->inuse - s->object_size);
913                 }
914         }
915
916         if (s->flags & SLAB_POISON) {
917                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
918                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
919                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
920                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
921                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
922                         return 0;
923                 /*
924                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
925                  */
926                 check_pad_bytes(s, page, p);
927         }
928
929         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
930                 /*
931                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
932                  * freepointer while object is allocated.
933                  */
934                 return 1;
935
936         /* Check free pointer validity */
937         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
938                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
939                 /*
940                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
941                  * of the free objects in this slab. May cause
942                  * another error because the object count is now wrong.
943                  */
944                 set_freepointer(s, p, NULL);
945                 return 0;
946         }
947         return 1;
948 }
949
950 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
951 {
952         int maxobj;
953
954         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
955
956         if (!PageSlab(page)) {
957                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
958                 return 0;
959         }
960
961         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
962         if (page->objects > maxobj) {
963                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
964                         page->objects, maxobj);
965                 return 0;
966         }
967         if (page->inuse > page->objects) {
968                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
969                         page->inuse, page->objects);
970                 return 0;
971         }
972         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
973         slab_pad_check(s, page);
974         return 1;
975 }
976
977 /*
978  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
979  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
980  */
981 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
982 {
983         int nr = 0;
984         void *fp;
985         void *object = NULL;
986         int max_objects;
987
988         fp = page->freelist;
989         while (fp && nr <= page->objects) {
990                 if (fp == search)
991                         return 1;
992                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
993                         if (object) {
994                                 object_err(s, page, object,
995                                         "Freechain corrupt");
996                                 set_freepointer(s, object, NULL);
997                         } else {
998                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
999                                 page->freelist = NULL;
1000                                 page->inuse = page->objects;
1001                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1002                                 return 0;
1003                         }
1004                         break;
1005                 }
1006                 object = fp;
1007                 fp = get_freepointer(s, object);
1008                 nr++;
1009         }
1010
1011         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1012         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1013                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1014
1015         if (page->objects != max_objects) {
1016                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1017                          page->objects, max_objects);
1018                 page->objects = max_objects;
1019                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
1020         }
1021         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1022                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1023                          page->inuse, page->objects - nr);
1024                 page->inuse = page->objects - nr;
1025                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
1026         }
1027         return search == NULL;
1028 }
1029
1030 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1031                                                                 int alloc)
1032 {
1033         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1034                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1035                         s->name,
1036                         alloc ? "alloc" : "free",
1037                         object, page->inuse,
1038                         page->freelist);
1039
1040                 if (!alloc)
1041                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1042                                         s->object_size);
1043
1044                 dump_stack();
1045         }
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1050  */
1051 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1052         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1053 {
1054         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1055                 return;
1056
1057         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1058         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1059 }
1060
1061 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1062 {
1063         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1064                 return;
1065
1066         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1067         list_del(&page->slab_list);
1068 }
1069
1070 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1071 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1072 {
1073         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1074
1075         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1076 }
1077
1078 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1079 {
1080         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1081 }
1082
1083 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1084 {
1085         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1086
1087         /*
1088          * May be called early in order to allocate a slab for the
1089          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1090          * dilemma by deferring the increment of the count during
1091          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1092          */
1093         if (likely(n)) {
1094                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1095                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1096         }
1097 }
1098 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1099 {
1100         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1101
1102         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1103         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1104 }
1105
1106 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1107 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1108                                                                 void *object)
1109 {
1110         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1111                 return;
1112
1113         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1114         init_tracking(s, object);
1115 }
1116
1117 static
1118 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1119 {
1120         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1121                 return;
1122
1123         metadata_access_enable();
1124         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1125         metadata_access_disable();
1126 }
1127
1128 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1129                                         struct page *page, void *object)
1130 {
1131         if (!check_slab(s, page))
1132                 return 0;
1133
1134         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1135                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1136                 return 0;
1137         }
1138
1139         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1140                 return 0;
1141
1142         return 1;
1143 }
1144
1145 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1146                                         struct page *page,
1147                                         void *object, unsigned long addr)
1148 {
1149         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1150                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1151                         goto bad;
1152         }
1153
1154         /* Success perform special debug activities for allocs */
1155         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1156                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1157         trace(s, page, object, 1);
1158         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1159         return 1;
1160
1161 bad:
1162         if (PageSlab(page)) {
1163                 /*
1164                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1165                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1166                  * as used avoids touching the remaining objects.
1167                  */
1168                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1169                 page->inuse = page->objects;
1170                 page->freelist = NULL;
1171         }
1172         return 0;
1173 }
1174
1175 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1176                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1177 {
1178         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1179                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1180                 return 0;
1181         }
1182
1183         if (on_freelist(s, page, object)) {
1184                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1185                 return 0;
1186         }
1187
1188         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1189                 return 0;
1190
1191         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1192                 if (!PageSlab(page)) {
1193                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1194                                  object);
1195                 } else if (!page->slab_cache) {
1196                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1197                                object);
1198                         dump_stack();
1199                 } else
1200                         object_err(s, page, object,
1201                                         "page slab pointer corrupt.");
1202                 return 0;
1203         }
1204         return 1;
1205 }
1206
1207 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1208 static noinline int free_debug_processing(
1209         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1210         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1211         unsigned long addr)
1212 {
1213         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1214         void *object = head;
1215         int cnt = 0;
1216         unsigned long flags;
1217         int ret = 0;
1218
1219         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1220         slab_lock(page);
1221
1222         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1223                 if (!check_slab(s, page))
1224                         goto out;
1225         }
1226
1227 next_object:
1228         cnt++;
1229
1230         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1231                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1232                         goto out;
1233         }
1234
1235         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1236                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1237         trace(s, page, object, 0);
1238         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1239         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1240
1241         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1242         if (object != tail) {
1243                 object = get_freepointer(s, object);
1244                 goto next_object;
1245         }
1246         ret = 1;
1247
1248 out:
1249         if (cnt != bulk_cnt)
1250                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1251                          bulk_cnt, cnt);
1252
1253         slab_unlock(page);
1254         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1255         if (!ret)
1256                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1257         return ret;
1258 }
1259
1260 /*
1261  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1262  *
1263  * @str:    start of block
1264  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1265  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1266  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1267  *
1268  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1269  */
1270 static char *
1271 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1272 {
1273         bool higher_order_disable = false;
1274
1275         /* Skip any completely empty blocks */
1276         while (*str && *str == ';')
1277                 str++;
1278
1279         if (*str == ',') {
1280                 /*
1281                  * No options but restriction on slabs. This means full
1282                  * debugging for slabs matching a pattern.
1283                  */
1284                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1285                 goto check_slabs;
1286         }
1287         *flags = 0;
1288
1289         /* Determine which debug features should be switched on */
1290         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1291                 switch (tolower(*str)) {
1292                 case '-':
1293                         *flags = 0;
1294                         break;
1295                 case 'f':
1296                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1297                         break;
1298                 case 'z':
1299                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1300                         break;
1301                 case 'p':
1302                         *flags |= SLAB_POISON;
1303                         break;
1304                 case 'u':
1305                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1306                         break;
1307                 case 't':
1308                         *flags |= SLAB_TRACE;
1309                         break;
1310                 case 'a':
1311                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1312                         break;
1313                 case 'o':
1314                         /*
1315                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1316                          * order would increase as a result.
1317                          */
1318                         higher_order_disable = true;
1319                         break;
1320                 default:
1321                         if (init)
1322                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1323                 }
1324         }
1325 check_slabs:
1326         if (*str == ',')
1327                 *slabs = ++str;
1328         else
1329                 *slabs = NULL;
1330
1331         /* Skip over the slab list */
1332         while (*str && *str != ';')
1333                 str++;
1334
1335         /* Skip any completely empty blocks */
1336         while (*str && *str == ';')
1337                 str++;
1338
1339         if (init && higher_order_disable)
1340                 disable_higher_order_debug = 1;
1341
1342         if (*str)
1343                 return str;
1344         else
1345                 return NULL;
1346 }
1347
1348 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1349 {
1350         slab_flags_t flags;
1351         char *saved_str;
1352         char *slab_list;
1353         bool global_slub_debug_changed = false;
1354         bool slab_list_specified = false;
1355
1356         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1357         if (*str++ != '=' || !*str)
1358                 /*
1359                  * No options specified. Switch on full debugging.
1360                  */
1361                 goto out;
1362
1363         saved_str = str;
1364         while (str) {
1365                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1366
1367                 if (!slab_list) {
1368                         slub_debug = flags;
1369                         global_slub_debug_changed = true;
1370                 } else {
1371                         slab_list_specified = true;
1372                 }
1373         }
1374
1375         /*
1376          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1377          * slabs means debugging is only enabled for those slabs, so the global
1378          * slub_debug should be 0. We can extended that to multiple lists as
1379          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1380          */
1381         if (slab_list_specified) {
1382                 if (!global_slub_debug_changed)
1383                         slub_debug = 0;
1384                 slub_debug_string = saved_str;
1385         }
1386 out:
1387         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1388                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1389         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1390              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1391             (slub_debug & SLAB_POISON))
1392                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1393         return 1;
1394 }
1395
1396 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1397
1398 /*
1399  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1400  * @object_size:        the size of an object without meta data
1401  * @flags:              flags to set
1402  * @name:               name of the cache
1403  * @ctor:               constructor function
1404  *
1405  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1406  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1407  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1408  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1409  */
1410 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1411         slab_flags_t flags, const char *name,
1412         void (*ctor)(void *))
1413 {
1414         char *iter;
1415         size_t len;
1416         char *next_block;
1417         slab_flags_t block_flags;
1418
1419         len = strlen(name);
1420         next_block = slub_debug_string;
1421         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1422         while (next_block) {
1423                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1424                 if (!iter)
1425                         continue;
1426                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1427                 while (*iter) {
1428                         char *end, *glob;
1429                         size_t cmplen;
1430
1431                         end = strchrnul(iter, ',');
1432                         if (next_block && next_block < end)
1433                                 end = next_block - 1;
1434
1435                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1436                         if (glob)
1437                                 cmplen = glob - iter;
1438                         else
1439                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1440
1441                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1442                                 flags |= block_flags;
1443                                 return flags;
1444                         }
1445
1446                         if (!*end || *end == ';')
1447                                 break;
1448                         iter = end + 1;
1449                 }
1450         }
1451
1452         return flags | slub_debug;
1453 }
1454 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1455 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1456                         struct page *page, void *object) {}
1457 static inline
1458 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1459
1460 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1461         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1462
1463 static inline int free_debug_processing(
1464         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1465         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1466         unsigned long addr) { return 0; }
1467
1468 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1469                         { return 1; }
1470 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1471                         void *object, u8 val) { return 1; }
1472 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1473                                         struct page *page) {}
1474 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1475                                         struct page *page) {}
1476 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1477         slab_flags_t flags, const char *name,
1478         void (*ctor)(void *))
1479 {
1480         return flags;
1481 }
1482 #define slub_debug 0
1483
1484 #define disable_higher_order_debug 0
1485
1486 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1487                                                         { return 0; }
1488 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1489                                                         { return 0; }
1490 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1491                                                         int objects) {}
1492 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1493                                                         int objects) {}
1494
1495 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1496                                void **freelist, void *nextfree)
1497 {
1498         return false;
1499 }
1500 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1501
1502 /*
1503  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1504  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1505  */
1506 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1507 {
1508         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1509         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1510         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1511         return ptr;
1512 }
1513
1514 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1515 {
1516         kmemleak_free(x);
1517         kasan_kfree_large(x, _RET_IP_);
1518 }
1519
1520 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1521 {
1522         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1523
1524         /*
1525          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1526          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1527          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1528          */
1529 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1530         {
1531                 unsigned long flags;
1532
1533                 local_irq_save(flags);
1534                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1535                 local_irq_restore(flags);
1536         }
1537 #endif
1538         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1539                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1540
1541         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1542         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1543                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1544                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1545
1546         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse */
1547         return kasan_slab_free(s, x, _RET_IP_);
1548 }
1549
1550 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1551                                            void **head, void **tail)
1552 {
1553
1554         void *object;
1555         void *next = *head;
1556         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1557         int rsize;
1558
1559         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1560         *head = NULL;
1561         *tail = NULL;
1562
1563         do {
1564                 object = next;
1565                 next = get_freepointer(s, object);
1566
1567                 if (slab_want_init_on_free(s)) {
1568                         /*
1569                          * Clear the object and the metadata, but don't touch
1570                          * the redzone.
1571                          */
1572                         memset(kasan_reset_tag(object), 0, s->object_size);
1573                         rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad
1574                                                            : 0;
1575                         memset((char *)kasan_reset_tag(object) + s->inuse, 0,
1576                                s->size - s->inuse - rsize);
1577
1578                 }
1579                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1580                 if (!slab_free_hook(s, object)) {
1581                         /* Move object to the new freelist */
1582                         set_freepointer(s, object, *head);
1583                         *head = object;
1584                         if (!*tail)
1585                                 *tail = object;
1586                 }
1587         } while (object != old_tail);
1588
1589         if (*head == *tail)
1590                 *tail = NULL;
1591
1592         return *head != NULL;
1593 }
1594
1595 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1596                                 void *object)
1597 {
1598         setup_object_debug(s, page, object);
1599         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1600         if (unlikely(s->ctor)) {
1601                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1602                 s->ctor(object);
1603                 kasan_poison_object_data(s, object);
1604         }
1605         return object;
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Slab allocation and freeing
1610  */
1611 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1612                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1613 {
1614         struct page *page;
1615         unsigned int order = oo_order(oo);
1616
1617         if (node == NUMA_NO_NODE)
1618                 page = alloc_pages(flags, order);
1619         else
1620                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1621
1622         return page;
1623 }
1624
1625 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1626 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1627 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1628 {
1629         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1630         int err;
1631
1632         /* Bailout if already initialised */
1633         if (s->random_seq)
1634                 return 0;
1635
1636         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1637         if (err) {
1638                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1639                         s->name);
1640                 return err;
1641         }
1642
1643         /* Transform to an offset on the set of pages */
1644         if (s->random_seq) {
1645                 unsigned int i;
1646
1647                 for (i = 0; i < count; i++)
1648                         s->random_seq[i] *= s->size;
1649         }
1650         return 0;
1651 }
1652
1653 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1654 static void __init init_freelist_randomization(void)
1655 {
1656         struct kmem_cache *s;
1657
1658         mutex_lock(&slab_mutex);
1659
1660         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1661                 init_cache_random_seq(s);
1662
1663         mutex_unlock(&slab_mutex);
1664 }
1665
1666 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1667 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1668                                 unsigned long *pos, void *start,
1669                                 unsigned long page_limit,
1670                                 unsigned long freelist_count)
1671 {
1672         unsigned int idx;
1673
1674         /*
1675          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1676          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1677          */
1678         do {
1679                 idx = s->random_seq[*pos];
1680                 *pos += 1;
1681                 if (*pos >= freelist_count)
1682                         *pos = 0;
1683         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1684
1685         return (char *)start + idx;
1686 }
1687
1688 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1689 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1690 {
1691         void *start;
1692         void *cur;
1693         void *next;
1694         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1695
1696         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1697                 return false;
1698
1699         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1700         pos = get_random_int() % freelist_count;
1701
1702         page_limit = page->objects * s->size;
1703         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1704
1705         /* First entry is used as the base of the freelist */
1706         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1707                                 freelist_count);
1708         cur = setup_object(s, page, cur);
1709         page->freelist = cur;
1710
1711         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1712                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1713                         freelist_count);
1714                 next = setup_object(s, page, next);
1715                 set_freepointer(s, cur, next);
1716                 cur = next;
1717         }
1718         set_freepointer(s, cur, NULL);
1719
1720         return true;
1721 }
1722 #else
1723 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1724 {
1725         return 0;
1726 }
1727 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1728 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1729 {
1730         return false;
1731 }
1732 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1733
1734 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1735 {
1736         struct page *page;
1737         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1738         gfp_t alloc_gfp;
1739         void *start, *p, *next;
1740         int idx;
1741         bool shuffle;
1742
1743         flags &= gfp_allowed_mask;
1744
1745         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1746                 local_irq_enable();
1747
1748         flags |= s->allocflags;
1749
1750         /*
1751          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1752          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1753          */
1754         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1755         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1756                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1757
1758         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1759         if (unlikely(!page)) {
1760                 oo = s->min;
1761                 alloc_gfp = flags;
1762                 /*
1763                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1764                  * Try a lower order alloc if possible
1765                  */
1766                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1767                 if (unlikely(!page))
1768                         goto out;
1769                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1770         }
1771
1772         page->objects = oo_objects(oo);
1773
1774         account_slab_page(page, oo_order(oo), s);
1775
1776         page->slab_cache = s;
1777         __SetPageSlab(page);
1778         if (page_is_pfmemalloc(page))
1779                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1780
1781         kasan_poison_slab(page);
1782
1783         start = page_address(page);
1784
1785         setup_page_debug(s, page, start);
1786
1787         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1788
1789         if (!shuffle) {
1790                 start = fixup_red_left(s, start);
1791                 start = setup_object(s, page, start);
1792                 page->freelist = start;
1793                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1794                         next = p + s->size;
1795                         next = setup_object(s, page, next);
1796                         set_freepointer(s, p, next);
1797                         p = next;
1798                 }
1799                 set_freepointer(s, p, NULL);
1800         }
1801
1802         page->inuse = page->objects;
1803         page->frozen = 1;
1804
1805 out:
1806         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1807                 local_irq_disable();
1808         if (!page)
1809                 return NULL;
1810
1811         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1812
1813         return page;
1814 }
1815
1816 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1817 {
1818         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1819                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1820
1821         return allocate_slab(s,
1822                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1823 }
1824
1825 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1826 {
1827         int order = compound_order(page);
1828         int pages = 1 << order;
1829
1830         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1831                 void *p;
1832
1833                 slab_pad_check(s, page);
1834                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1835                                                 page->objects)
1836                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1837         }
1838
1839         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1840         __ClearPageSlab(page);
1841         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1842         page->slab_cache = NULL;
1843         if (current->reclaim_state)
1844                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1845         unaccount_slab_page(page, order, s);
1846         __free_pages(page, order);
1847 }
1848
1849 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1850 {
1851         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
1852
1853         __free_slab(page->slab_cache, page);
1854 }
1855
1856 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1857 {
1858         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
1859                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
1860         } else
1861                 __free_slab(s, page);
1862 }
1863
1864 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1865 {
1866         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1867         free_slab(s, page);
1868 }
1869
1870 /*
1871  * Management of partially allocated slabs.
1872  */
1873 static inline void
1874 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1875 {
1876         n->nr_partial++;
1877         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1878                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
1879         else
1880                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
1881 }
1882
1883 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1884                                 struct page *page, int tail)
1885 {
1886         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1887         __add_partial(n, page, tail);
1888 }
1889
1890 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1891                                         struct page *page)
1892 {
1893         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1894         list_del(&page->slab_list);
1895         n->nr_partial--;
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1900  * return the pointer to the freelist.
1901  *
1902  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1903  */
1904 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1905                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1906                 int mode, int *objects)
1907 {
1908         void *freelist;
1909         unsigned long counters;
1910         struct page new;
1911
1912         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1913
1914         /*
1915          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1916          * The old freelist is the list of objects for the
1917          * per cpu allocation list.
1918          */
1919         freelist = page->freelist;
1920         counters = page->counters;
1921         new.counters = counters;
1922         *objects = new.objects - new.inuse;
1923         if (mode) {
1924                 new.inuse = page->objects;
1925                 new.freelist = NULL;
1926         } else {
1927                 new.freelist = freelist;
1928         }
1929
1930         VM_BUG_ON(new.frozen);
1931         new.frozen = 1;
1932
1933         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1934                         freelist, counters,
1935                         new.freelist, new.counters,
1936                         "acquire_slab"))
1937                 return NULL;
1938
1939         remove_partial(n, page);
1940         WARN_ON(!freelist);
1941         return freelist;
1942 }
1943
1944 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1945 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1946
1947 /*
1948  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1949  */
1950 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1951                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1952 {
1953         struct page *page, *page2;
1954         void *object = NULL;
1955         unsigned int available = 0;
1956         int objects;
1957
1958         /*
1959          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1960          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1961          * partial slab and there is none available then get_partial()
1962          * will return NULL.
1963          */
1964         if (!n || !n->nr_partial)
1965                 return NULL;
1966
1967         spin_lock(&n->list_lock);
1968         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
1969                 void *t;
1970
1971                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1972                         continue;
1973
1974                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1975                 if (!t)
1976                         break;
1977
1978                 available += objects;
1979                 if (!object) {
1980                         c->page = page;
1981                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1982                         object = t;
1983                 } else {
1984                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1985                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1986                 }
1987                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1988                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
1989                         break;
1990
1991         }
1992         spin_unlock(&n->list_lock);
1993         return object;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1998  */
1999 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2000                 struct kmem_cache_cpu *c)
2001 {
2002 #ifdef CONFIG_NUMA
2003         struct zonelist *zonelist;
2004         struct zoneref *z;
2005         struct zone *zone;
2006         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2007         void *object;
2008         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2009
2010         /*
2011          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2012          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2013          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2014          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2015          *
2016          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2017          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2018          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2019          * from other nodes and filled up.
2020          *
2021          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2022          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2023          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2024          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2025          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2026          * with available objects.
2027          */
2028         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2029                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2030                 return NULL;
2031
2032         do {
2033                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2034                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2035                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2036                         struct kmem_cache_node *n;
2037
2038                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2039
2040                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2041                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2042                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
2043                                 if (object) {
2044                                         /*
2045                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2046                                          * here - if mems_allowed was updated in
2047                                          * parallel, that was a harmless race
2048                                          * between allocation and the cpuset
2049                                          * update
2050                                          */
2051                                         return object;
2052                                 }
2053                         }
2054                 }
2055         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2056 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2057         return NULL;
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Get a partial page, lock it and return it.
2062  */
2063 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2064                 struct kmem_cache_cpu *c)
2065 {
2066         void *object;
2067         int searchnode = node;
2068
2069         if (node == NUMA_NO_NODE)
2070                 searchnode = numa_mem_id();
2071
2072         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
2073         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2074                 return object;
2075
2076         return get_any_partial(s, flags, c);
2077 }
2078
2079 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2080 /*
2081  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2082  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2083  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2084  */
2085 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2086 #else
2087 /*
2088  * No preemption supported therefore also no need to check for
2089  * different cpus.
2090  */
2091 #define TID_STEP 1
2092 #endif
2093
2094 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2095 {
2096         return tid + TID_STEP;
2097 }
2098
2099 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2100 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2101 {
2102         return tid % TID_STEP;
2103 }
2104
2105 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2106 {
2107         return tid / TID_STEP;
2108 }
2109 #endif
2110
2111 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2112 {
2113         return cpu;
2114 }
2115
2116 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2117                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2118 {
2119 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2120         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2121
2122         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2123
2124 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2125         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2126                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2127                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2128         else
2129 #endif
2130         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2131                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2132                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2133         else
2134                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2135                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2136 #endif
2137         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2138 }
2139
2140 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2141 {
2142         int cpu;
2143
2144         for_each_possible_cpu(cpu)
2145                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
2146 }
2147
2148 /*
2149  * Remove the cpu slab
2150  */
2151 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2152                                 void *freelist, struct kmem_cache_cpu *c)
2153 {
2154         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2155         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2156         int lock = 0;
2157         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2158         void *nextfree;
2159         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2160         struct page new;
2161         struct page old;
2162
2163         if (page->freelist) {
2164                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2165                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2166         }
2167
2168         /*
2169          * Stage one: Free all available per cpu objects back
2170          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
2171          * last one.
2172          *
2173          * There is no need to take the list->lock because the page
2174          * is still frozen.
2175          */
2176         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
2177                 void *prior;
2178                 unsigned long counters;
2179
2180                 /*
2181                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2182                  * 'freelist' is already corrupted.  So isolate all objects
2183                  * starting at 'freelist'.
2184                  */
2185                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist, nextfree))
2186                         break;
2187
2188                 do {
2189                         prior = page->freelist;
2190                         counters = page->counters;
2191                         set_freepointer(s, freelist, prior);
2192                         new.counters = counters;
2193                         new.inuse--;
2194                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
2195
2196                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2197                         prior, counters,
2198                         freelist, new.counters,
2199                         "drain percpu freelist"));
2200
2201                 freelist = nextfree;
2202         }
2203
2204         /*
2205          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
2206          * list presence reflects the actual number of objects
2207          * during unfreeze.
2208          *
2209          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2210          * with the count. If there is a mismatch then the page
2211          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2212          *
2213          * Then we restart the process which may have to remove
2214          * the page from the list that we just put it on again
2215          * because the number of objects in the slab may have
2216          * changed.
2217          */
2218 redo:
2219
2220         old.freelist = page->freelist;
2221         old.counters = page->counters;
2222         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2223
2224         /* Determine target state of the slab */
2225         new.counters = old.counters;
2226         if (freelist) {
2227                 new.inuse--;
2228                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
2229                 new.freelist = freelist;
2230         } else
2231                 new.freelist = old.freelist;
2232
2233         new.frozen = 0;
2234
2235         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2236                 m = M_FREE;
2237         else if (new.freelist) {
2238                 m = M_PARTIAL;
2239                 if (!lock) {
2240                         lock = 1;
2241                         /*
2242                          * Taking the spinlock removes the possibility
2243                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2244                          * is frozen
2245                          */
2246                         spin_lock(&n->list_lock);
2247                 }
2248         } else {
2249                 m = M_FULL;
2250                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2251                         lock = 1;
2252                         /*
2253                          * This also ensures that the scanning of full
2254                          * slabs from diagnostic functions will not see
2255                          * any frozen slabs.
2256                          */
2257                         spin_lock(&n->list_lock);
2258                 }
2259         }
2260
2261         if (l != m) {
2262                 if (l == M_PARTIAL)
2263                         remove_partial(n, page);
2264                 else if (l == M_FULL)
2265                         remove_full(s, n, page);
2266
2267                 if (m == M_PARTIAL)
2268                         add_partial(n, page, tail);
2269                 else if (m == M_FULL)
2270                         add_full(s, n, page);
2271         }
2272
2273         l = m;
2274         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2275                                 old.freelist, old.counters,
2276                                 new.freelist, new.counters,
2277                                 "unfreezing slab"))
2278                 goto redo;
2279
2280         if (lock)
2281                 spin_unlock(&n->list_lock);
2282
2283         if (m == M_PARTIAL)
2284                 stat(s, tail);
2285         else if (m == M_FULL)
2286                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2287         else if (m == M_FREE) {
2288                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2289                 discard_slab(s, page);
2290                 stat(s, FREE_SLAB);
2291         }
2292
2293         c->page = NULL;
2294         c->freelist = NULL;
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2299  *
2300  * This function must be called with interrupts disabled
2301  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2302  * to guarantee no concurrent accesses).
2303  */
2304 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2305                 struct kmem_cache_cpu *c)
2306 {
2307 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2308         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2309         struct page *page, *discard_page = NULL;
2310
2311         while ((page = slub_percpu_partial(c))) {
2312                 struct page new;
2313                 struct page old;
2314
2315                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2316
2317                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2318                 if (n != n2) {
2319                         if (n)
2320                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2321
2322                         n = n2;
2323                         spin_lock(&n->list_lock);
2324                 }
2325
2326                 do {
2327
2328                         old.freelist = page->freelist;
2329                         old.counters = page->counters;
2330                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2331
2332                         new.counters = old.counters;
2333                         new.freelist = old.freelist;
2334
2335                         new.frozen = 0;
2336
2337                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2338                                 old.freelist, old.counters,
2339                                 new.freelist, new.counters,
2340                                 "unfreezing slab"));
2341
2342                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2343                         page->next = discard_page;
2344                         discard_page = page;
2345                 } else {
2346                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2347                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2348                 }
2349         }
2350
2351         if (n)
2352                 spin_unlock(&n->list_lock);
2353
2354         while (discard_page) {
2355                 page = discard_page;
2356                 discard_page = discard_page->next;
2357
2358                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2359                 discard_slab(s, page);
2360                 stat(s, FREE_SLAB);
2361         }
2362 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2363 }
2364
2365 /*
2366  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2367  * partial page slot if available.
2368  *
2369  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2370  * per node partial list.
2371  */
2372 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2373 {
2374 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2375         struct page *oldpage;
2376         int pages;
2377         int pobjects;
2378
2379         preempt_disable();
2380         do {
2381                 pages = 0;
2382                 pobjects = 0;
2383                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2384
2385                 if (oldpage) {
2386                         pobjects = oldpage->pobjects;
2387                         pages = oldpage->pages;
2388                         if (drain && pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2389                                 unsigned long flags;
2390                                 /*
2391                                  * partial array is full. Move the existing
2392                                  * set to the per node partial list.
2393                                  */
2394                                 local_irq_save(flags);
2395                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2396                                 local_irq_restore(flags);
2397                                 oldpage = NULL;
2398                                 pobjects = 0;
2399                                 pages = 0;
2400                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2401                         }
2402                 }
2403
2404                 pages++;
2405                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2406
2407                 page->pages = pages;
2408                 page->pobjects = pobjects;
2409                 page->next = oldpage;
2410
2411         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2412                                                                 != oldpage);
2413         if (unlikely(!slub_cpu_partial(s))) {
2414                 unsigned long flags;
2415
2416                 local_irq_save(flags);
2417                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2418                 local_irq_restore(flags);
2419         }
2420         preempt_enable();
2421 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2422 }
2423
2424 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2425 {
2426         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2427         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist, c);
2428
2429         c->tid = next_tid(c->tid);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Flush cpu slab.
2434  *
2435  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2436  */
2437 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2438 {
2439         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2440
2441         if (c->page)
2442                 flush_slab(s, c);
2443
2444         unfreeze_partials(s, c);
2445 }
2446
2447 static void flush_cpu_slab(void *d)
2448 {
2449         struct kmem_cache *s = d;
2450
2451         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2452 }
2453
2454 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2455 {
2456         struct kmem_cache *s = info;
2457         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2458
2459         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2460 }
2461
2462 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2463 {
2464         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1);
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2469  * necessary.
2470  */
2471 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2472 {
2473         struct kmem_cache *s;
2474         unsigned long flags;
2475
2476         mutex_lock(&slab_mutex);
2477         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2478                 local_irq_save(flags);
2479                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2480                 local_irq_restore(flags);
2481         }
2482         mutex_unlock(&slab_mutex);
2483         return 0;
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2488  * locality expectations.
2489  */
2490 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2491 {
2492 #ifdef CONFIG_NUMA
2493         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2494                 return 0;
2495 #endif
2496         return 1;
2497 }
2498
2499 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2500 static int count_free(struct page *page)
2501 {
2502         return page->objects - page->inuse;
2503 }
2504
2505 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2506 {
2507         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2508 }
2509 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2510
2511 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2512 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2513                                         int (*get_count)(struct page *))
2514 {
2515         unsigned long flags;
2516         unsigned long x = 0;
2517         struct page *page;
2518
2519         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2520         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2521                 x += get_count(page);
2522         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2523         return x;
2524 }
2525 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2526
2527 static noinline void
2528 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2529 {
2530 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2531         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2532                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2533         int node;
2534         struct kmem_cache_node *n;
2535
2536         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2537                 return;
2538
2539         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2540                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2541         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2542                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2543                 oo_order(s->min));
2544
2545         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2546                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2547                         s->name);
2548
2549         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2550                 unsigned long nr_slabs;
2551                 unsigned long nr_objs;
2552                 unsigned long nr_free;
2553
2554                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2555                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2556                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2557
2558                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2559                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2560         }
2561 #endif
2562 }
2563
2564 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2565                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2566 {
2567         void *freelist;
2568         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2569         struct page *page;
2570
2571         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2572
2573         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2574
2575         if (freelist)
2576                 return freelist;
2577
2578         page = new_slab(s, flags, node);
2579         if (page) {
2580                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2581                 if (c->page)
2582                         flush_slab(s, c);
2583
2584                 /*
2585                  * No other reference to the page yet so we can
2586                  * muck around with it freely without cmpxchg
2587                  */
2588                 freelist = page->freelist;
2589                 page->freelist = NULL;
2590
2591                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2592                 c->page = page;
2593                 *pc = c;
2594         }
2595
2596         return freelist;
2597 }
2598
2599 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2600 {
2601         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2602                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2603
2604         return true;
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2609  * per cpu freelist or deactivate the page.
2610  *
2611  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2612  *
2613  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2614  *
2615  * This function must be called with interrupt disabled.
2616  */
2617 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2618 {
2619         struct page new;
2620         unsigned long counters;
2621         void *freelist;
2622
2623         do {
2624                 freelist = page->freelist;
2625                 counters = page->counters;
2626
2627                 new.counters = counters;
2628                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2629
2630                 new.inuse = page->objects;
2631                 new.frozen = freelist != NULL;
2632
2633         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2634                 freelist, counters,
2635                 NULL, new.counters,
2636                 "get_freelist"));
2637
2638         return freelist;
2639 }
2640
2641 /*
2642  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2643  * debugging duties.
2644  *
2645  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2646  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2647  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2648  *
2649  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2650  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2651  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2652  *
2653  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2654  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2655  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2656  *
2657  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2658  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2659  */
2660 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2661                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2662 {
2663         void *freelist;
2664         struct page *page;
2665
2666         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2667
2668         page = c->page;
2669         if (!page) {
2670                 /*
2671                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2672                  * ignore the node constraint
2673                  */
2674                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2675                              !node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)))
2676                         node = NUMA_NO_NODE;
2677                 goto new_slab;
2678         }
2679 redo:
2680
2681         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2682                 /*
2683                  * same as above but node_match() being false already
2684                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2685                  */
2686                 if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)) {
2687                         node = NUMA_NO_NODE;
2688                         goto redo;
2689                 } else {
2690                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2691                         deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2692                         goto new_slab;
2693                 }
2694         }
2695
2696         /*
2697          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2698          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2699          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2700          */
2701         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2702                 deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2703                 goto new_slab;
2704         }
2705
2706         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2707         freelist = c->freelist;
2708         if (freelist)
2709                 goto load_freelist;
2710
2711         freelist = get_freelist(s, page);
2712
2713         if (!freelist) {
2714                 c->page = NULL;
2715                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2716                 goto new_slab;
2717         }
2718
2719         stat(s, ALLOC_REFILL);
2720
2721 load_freelist:
2722         /*
2723          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2724          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2725          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2726          */
2727         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2728         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2729         c->tid = next_tid(c->tid);
2730         return freelist;
2731
2732 new_slab:
2733
2734         if (slub_percpu_partial(c)) {
2735                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2736                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2737                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2738                 goto redo;
2739         }
2740
2741         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2742
2743         if (unlikely(!freelist)) {
2744                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2745                 return NULL;
2746         }
2747
2748         page = c->page;
2749         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2750                 goto load_freelist;
2751
2752         /* Only entered in the debug case */
2753         if (kmem_cache_debug(s) &&
2754                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2755                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2756
2757         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist), c);
2758         return freelist;
2759 }
2760
2761 /*
2762  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2763  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2764  */
2765 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2766                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2767 {
2768         void *p;
2769         unsigned long flags;
2770
2771         local_irq_save(flags);
2772 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2773         /*
2774          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2775          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2776          * pointer.
2777          */
2778         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2779 #endif
2780
2781         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2782         local_irq_restore(flags);
2783         return p;
2784 }
2785
2786 /*
2787  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
2788  * zeroing out freelist pointer.
2789  */
2790 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
2791                                                    void *obj)
2792 {
2793         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
2794                 memset((void *)((char *)obj + s->offset), 0, sizeof(void *));
2795 }
2796
2797 /*
2798  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2799  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2800  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2801  *
2802  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2803  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2804  *
2805  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2806  */
2807 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2808                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2809 {
2810         void *object;
2811         struct kmem_cache_cpu *c;
2812         struct page *page;
2813         unsigned long tid;
2814         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2815
2816         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
2817         if (!s)
2818                 return NULL;
2819 redo:
2820         /*
2821          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2822          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2823          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2824          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2825          *
2826          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2827          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPTION so we need
2828          * to check if it is matched or not.
2829          */
2830         do {
2831                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2832                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2833         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
2834                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2835
2836         /*
2837          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2838          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2839          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2840          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2841          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2842          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2843          */
2844         barrier();
2845
2846         /*
2847          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2848          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2849          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2850          * linked list in between.
2851          */
2852
2853         object = c->freelist;
2854         page = c->page;
2855         if (unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
2856                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2857         } else {
2858                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2859
2860                 /*
2861                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2862                  * operation and if we are on the right processor.
2863                  *
2864                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2865                  * semantics!)
2866                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2867                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2868                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2869                  *
2870                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2871                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2872                  * other cpus.
2873                  */
2874                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2875                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2876                                 object, tid,
2877                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2878
2879                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2880                         goto redo;
2881                 }
2882                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2883                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2884         }
2885
2886         maybe_wipe_obj_freeptr(s, kasan_reset_tag(object));
2887
2888         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s)) && object)
2889                 memset(kasan_reset_tag(object), 0, s->object_size);
2890
2891         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object);
2892
2893         return object;
2894 }
2895
2896 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2897                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2898 {
2899         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2900 }
2901
2902 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2903 {
2904         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2905
2906         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2907                                 s->size, gfpflags);
2908
2909         return ret;
2910 }
2911 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2912
2913 #ifdef CONFIG_TRACING
2914 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2915 {
2916         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2917         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2918         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2919         return ret;
2920 }
2921 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2922 #endif
2923
2924 #ifdef CONFIG_NUMA
2925 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2926 {
2927         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2928
2929         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2930                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2931
2932         return ret;
2933 }
2934 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2935
2936 #ifdef CONFIG_TRACING
2937 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2938                                     gfp_t gfpflags,
2939                                     int node, size_t size)
2940 {
2941         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2942
2943         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2944                            size, s->size, gfpflags, node);
2945
2946         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2947         return ret;
2948 }
2949 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2950 #endif
2951 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2952
2953 /*
2954  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2955  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2956  *
2957  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2958  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2959  * handling required then we can return immediately.
2960  */
2961 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2962                         void *head, void *tail, int cnt,
2963                         unsigned long addr)
2964
2965 {
2966         void *prior;
2967         int was_frozen;
2968         struct page new;
2969         unsigned long counters;
2970         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2971         unsigned long flags;
2972
2973         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2974
2975         if (kmem_cache_debug(s) &&
2976             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
2977                 return;
2978
2979         do {
2980                 if (unlikely(n)) {
2981                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2982                         n = NULL;
2983                 }
2984                 prior = page->freelist;
2985                 counters = page->counters;
2986                 set_freepointer(s, tail, prior);
2987                 new.counters = counters;
2988                 was_frozen = new.frozen;
2989                 new.inuse -= cnt;
2990                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2991
2992                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2993
2994                                 /*
2995                                  * Slab was on no list before and will be
2996                                  * partially empty
2997                                  * We can defer the list move and instead
2998                                  * freeze it.
2999                                  */
3000                                 new.frozen = 1;
3001
3002                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3003
3004                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3005                                 /*
3006                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3007                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3008                                  * drop the list_lock without any processing.
3009                                  *
3010                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3011                                  * other processors updating the list of slabs.
3012                                  */
3013                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3014
3015                         }
3016                 }
3017
3018         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3019                 prior, counters,
3020                 head, new.counters,
3021                 "__slab_free"));
3022
3023         if (likely(!n)) {
3024
3025                 if (likely(was_frozen)) {
3026                         /*
3027                          * The list lock was not taken therefore no list
3028                          * activity can be necessary.
3029                          */
3030                         stat(s, FREE_FROZEN);
3031                 } else if (new.frozen) {
3032                         /*
3033                          * If we just froze the page then put it onto the
3034                          * per cpu partial list.
3035                          */
3036                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3037                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3038                 }
3039
3040                 return;
3041         }
3042
3043         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3044                 goto slab_empty;
3045
3046         /*
3047          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3048          * then add it.
3049          */
3050         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3051                 remove_full(s, n, page);
3052                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3053                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3054         }
3055         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3056         return;
3057
3058 slab_empty:
3059         if (prior) {
3060                 /*
3061                  * Slab on the partial list.
3062                  */
3063                 remove_partial(n, page);
3064                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3065         } else {
3066                 /* Slab must be on the full list */
3067                 remove_full(s, n, page);
3068         }
3069
3070         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3071         stat(s, FREE_SLAB);
3072         discard_slab(s, page);
3073 }
3074
3075 /*
3076  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3077  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3078  *
3079  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3080  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3081  * the item before.
3082  *
3083  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3084  * with all sorts of special processing.
3085  *
3086  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3087  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3088  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3089  */
3090 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3091                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3092                                 int cnt, unsigned long addr)
3093 {
3094         void *tail_obj = tail ? : head;
3095         struct kmem_cache_cpu *c;
3096         unsigned long tid;
3097
3098         memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3099 redo:
3100         /*
3101          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3102          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3103          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3104          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3105          */
3106         do {
3107                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
3108                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3109         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
3110                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
3111
3112         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3113         barrier();
3114
3115         if (likely(page == c->page)) {
3116                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3117
3118                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3119
3120                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3121                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3122                                 freelist, tid,
3123                                 head, next_tid(tid)))) {
3124
3125                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3126                         goto redo;
3127                 }
3128                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3129         } else
3130                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3131
3132 }
3133
3134 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3135                                       void *head, void *tail, int cnt,
3136                                       unsigned long addr)
3137 {
3138         /*
3139          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3140          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3141          */
3142         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail))
3143                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3144 }
3145
3146 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3147 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3148 {
3149         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3150 }
3151 #endif
3152
3153 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3154 {
3155         s = cache_from_obj(s, x);
3156         if (!s)
3157                 return;
3158         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3159         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
3160 }
3161 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3162
3163 struct detached_freelist {
3164         struct page *page;
3165         void *tail;
3166         void *freelist;
3167         int cnt;
3168         struct kmem_cache *s;
3169 };
3170
3171 /*
3172  * This function progressively scans the array with free objects (with
3173  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3174  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3175  * page/objects.  This can happen without any need for
3176  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3177  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3178  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3179  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3180  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3181  * to performance reasons.
3182  */
3183 static inline
3184 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3185                             void **p, struct detached_freelist *df)
3186 {
3187         size_t first_skipped_index = 0;
3188         int lookahead = 3;
3189         void *object;
3190         struct page *page;
3191
3192         /* Always re-init detached_freelist */
3193         df->page = NULL;
3194
3195         do {
3196                 object = p[--size];
3197                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3198         } while (!object && size);
3199
3200         if (!object)
3201                 return 0;
3202
3203         page = virt_to_head_page(object);
3204         if (!s) {
3205                 /* Handle kalloc'ed objects */
3206                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3207                         BUG_ON(!PageCompound(page));
3208                         kfree_hook(object);
3209                         __free_pages(page, compound_order(page));
3210                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3211                         return size;
3212                 }
3213                 /* Derive kmem_cache from object */
3214                 df->s = page->slab_cache;
3215         } else {
3216                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3217         }
3218
3219         /* Start new detached freelist */
3220         df->page = page;
3221         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3222         df->tail = object;
3223         df->freelist = object;
3224         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3225         df->cnt = 1;
3226
3227         while (size) {
3228                 object = p[--size];
3229                 if (!object)
3230                         continue; /* Skip processed objects */
3231
3232                 /* df->page is always set at this point */
3233                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3234                         /* Opportunity build freelist */
3235                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3236                         df->freelist = object;
3237                         df->cnt++;
3238                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3239
3240                         continue;
3241                 }
3242
3243                 /* Limit look ahead search */
3244                 if (!--lookahead)
3245                         break;
3246
3247                 if (!first_skipped_index)
3248                         first_skipped_index = size + 1;
3249         }
3250
3251         return first_skipped_index;
3252 }
3253
3254 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3255 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3256 {
3257         if (WARN_ON(!size))
3258                 return;
3259
3260         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3261         do {
3262                 struct detached_freelist df;
3263
3264                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3265                 if (!df.page)
3266                         continue;
3267
3268                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt,_RET_IP_);
3269         } while (likely(size));
3270 }
3271 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3272
3273 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3274 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3275                           void **p)
3276 {
3277         struct kmem_cache_cpu *c;
3278         int i;
3279         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3280
3281         /* memcg and kmem_cache debug support */
3282         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3283         if (unlikely(!s))
3284                 return false;
3285         /*
3286          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3287          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3288          * handlers invoking normal fastpath.
3289          */
3290         local_irq_disable();
3291         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3292
3293         for (i = 0; i < size; i++) {
3294                 void *object = c->freelist;
3295
3296                 if (unlikely(!object)) {
3297                         /*
3298                          * We may have removed an object from c->freelist using
3299                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3300                          * c->tid has not been bumped yet.
3301                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3302                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3303                          */
3304                         c->tid = next_tid(c->tid);
3305
3306                         /*
3307                          * Invoking slow path likely have side-effect
3308                          * of re-populating per CPU c->freelist
3309                          */
3310                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3311                                             _RET_IP_, c);
3312                         if (unlikely(!p[i]))
3313                                 goto error;
3314
3315                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3316                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3317
3318                         continue; /* goto for-loop */
3319                 }
3320                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3321                 p[i] = object;
3322                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3323         }
3324         c->tid = next_tid(c->tid);
3325         local_irq_enable();
3326
3327         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
3328         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(flags, s))) {
3329                 int j;
3330
3331                 for (j = 0; j < i; j++)
3332                         memset(p[j], 0, s->object_size);
3333         }
3334
3335         /* memcg and kmem_cache debug support */
3336         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p);
3337         return i;
3338 error:
3339         local_irq_enable();
3340         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p);
3341         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3342         return 0;
3343 }
3344 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3345
3346
3347 /*
3348  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3349  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3350  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3351  * another.
3352  *
3353  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3354  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3355  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3356  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3357  * locking overhead.
3358  */
3359
3360 /*
3361  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3362  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3363  * and increases the number of allocations possible without having to
3364  * take the list_lock.
3365  */
3366 static unsigned int slub_min_order;
3367 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3368 static unsigned int slub_min_objects;
3369
3370 /*
3371  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3372  *
3373  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3374  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3375  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3376  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3377  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3378  * would be wasted.
3379  *
3380  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3381  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3382  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3383  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3384  *
3385  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3386  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3387  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3388  * of space in favor of a small page order.
3389  *
3390  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3391  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3392  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3393  * the smallest order which will fit the object.
3394  */
3395 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3396                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3397                 unsigned int fract_leftover)
3398 {
3399         unsigned int min_order = slub_min_order;
3400         unsigned int order;
3401
3402         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3403                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3404
3405         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3406                         order <= max_order; order++) {
3407
3408                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3409                 unsigned int rem;
3410
3411                 rem = slab_size % size;
3412
3413                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3414                         break;
3415         }
3416
3417         return order;
3418 }
3419
3420 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3421 {
3422         unsigned int order;
3423         unsigned int min_objects;
3424         unsigned int max_objects;
3425
3426         /*
3427          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3428          * works by first attempting to generate a layout with
3429          * the best configuration and backing off gradually.
3430          *
3431          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3432          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3433          */
3434         min_objects = slub_min_objects;
3435         if (!min_objects)
3436                 min_objects = 4 * (fls(num_online_cpus()) + 1);
3437         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3438         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3439
3440         while (min_objects > 1) {
3441                 unsigned int fraction;
3442
3443                 fraction = 16;
3444                 while (fraction >= 4) {
3445                         order = slab_order(size, min_objects,
3446                                         slub_max_order, fraction);
3447                         if (order <= slub_max_order)
3448                                 return order;
3449                         fraction /= 2;
3450                 }
3451                 min_objects--;
3452         }
3453
3454         /*
3455          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3456          * lets see if we can place a single object there.
3457          */
3458         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3459         if (order <= slub_max_order)
3460                 return order;
3461
3462         /*
3463          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3464          */
3465         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3466         if (order < MAX_ORDER)
3467                 return order;
3468         return -ENOSYS;
3469 }
3470
3471 static void
3472 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3473 {
3474         n->nr_partial = 0;
3475         spin_lock_init(&n->list_lock);
3476         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3477 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3478         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3479         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3480         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3481 #endif
3482 }
3483
3484 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3485 {
3486         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3487                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3488
3489         /*
3490          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3491          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3492          */
3493         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3494                                      2 * sizeof(void *));
3495
3496         if (!s->cpu_slab)
3497                 return 0;
3498
3499         init_kmem_cache_cpus(s);
3500
3501         return 1;
3502 }
3503
3504 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3505
3506 /*
3507  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first