WIP: update tizen_qemu_defconfig
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/kmsan.h>
26 #include <linux/cpu.h>
27 #include <linux/cpuset.h>
28 #include <linux/mempolicy.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/stackdepot.h>
31 #include <linux/debugobjects.h>
32 #include <linux/kallsyms.h>
33 #include <linux/kfence.h>
34 #include <linux/memory.h>
35 #include <linux/math64.h>
36 #include <linux/fault-inject.h>
37 #include <linux/stacktrace.h>
38 #include <linux/prefetch.h>
39 #include <linux/memcontrol.h>
40 #include <linux/random.h>
41 #include <kunit/test.h>
42 #include <linux/sort.h>
43
44 #include <linux/debugfs.h>
45 #include <trace/events/kmem.h>
46
47 #include "internal.h"
48
49 /*
50  * Lock order:
51  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
52  *   2. node->list_lock (Spinlock)
53  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
54  *   4. slab_lock(slab) (Only on some arches)
55  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
56  *
57  *   slab_mutex
58  *
59  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
60  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
61  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
62  *
63  *   slab_lock
64  *
65  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
66  *   spinlock.
67  *
68  *   The slab_lock is only used on arches that do not have the ability
69  *   to do a cmpxchg_double. It only protects:
70  *
71  *      A. slab->freelist       -> List of free objects in a slab
72  *      B. slab->inuse          -> Number of objects in use
73  *      C. slab->objects        -> Number of objects in slab
74  *      D. slab->frozen         -> frozen state
75  *
76  *   Frozen slabs
77  *
78  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
79  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
80  *   slab is the one who can perform list operations on the slab. Other
81  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
82  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
83  *   slab's freelist.
84  *
85  *   list_lock
86  *
87  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
88  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
89  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
90  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
91  *   modified without taking the list lock).
92  *
93  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
94  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
95  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
96  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
97  *   the list lock.
98  *
99  *   For debug caches, all allocations are forced to go through a list_lock
100  *   protected region to serialize against concurrent validation.
101  *
102  *   cpu_slab->lock local lock
103  *
104  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
105  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
106  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
107  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
108  *
109  *   On PREEMPT_RT, the local lock neither disables interrupts nor preemption
110  *   which means the lockless fastpath cannot be used as it might interfere with
111  *   an in-progress slow path operations. In this case the local lock is always
112  *   taken but it still utilizes the freelist for the common operations.
113  *
114  *   lockless fastpaths
115  *
116  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
117  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
118  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
119  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
120  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
121  *   another cpu.
122  *
123  *   irq, preemption, migration considerations
124  *
125  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
126  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
127  *   to use in the context of an irq.
128  *
129  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
130  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
131  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
132  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
133  *
134  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
135  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
136  *
137  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
138  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
139  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
140  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
141  * cannot scan all objects.
142  *
143  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
144  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
145  * fast frees and allocs.
146  *
147  * slab->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
148  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
149  *                      such as satisfying allocations for a specific
150  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
151  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
152  *                      list operations. It is up to the processor holding
153  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
154  *                      when the slab is no longer needed.
155  *
156  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
157  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
158  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
159  *                      freelist that allows lockless access to
160  *                      free objects in addition to the regular freelist
161  *                      that requires the slab lock.
162  *
163  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
164  *                      options set. This moves slab handling out of
165  *                      the fast path and disables lockless freelists.
166  */
167
168 /*
169  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
170  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
171  */
172 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
173 #define slub_get_cpu_ptr(var)           get_cpu_ptr(var)
174 #define slub_put_cpu_ptr(var)           put_cpu_ptr(var)
175 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (true)
176 #else
177 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
178 ({                                      \
179         migrate_disable();              \
180         this_cpu_ptr(var);              \
181 })
182 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
183 do {                                    \
184         (void)(var);                    \
185         migrate_enable();               \
186 } while (0)
187 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (false)
188 #endif
189
190 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
191 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
192 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
193 #else
194 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
195 #endif
196 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
197
198 /* Structure holding parameters for get_partial() call chain */
199 struct partial_context {
200         struct slab **slab;
201         gfp_t flags;
202         unsigned int orig_size;
203 };
204
205 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
206 {
207         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
208 }
209
210 static inline bool slub_debug_orig_size(struct kmem_cache *s)
211 {
212         return (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) &&
213                         (s->flags & SLAB_KMALLOC));
214 }
215
216 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
217 {
218         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
219                 p += s->red_left_pad;
220
221         return p;
222 }
223
224 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
225 {
226 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
227         return !kmem_cache_debug(s);
228 #else
229         return false;
230 #endif
231 }
232
233 /*
234  * Issues still to be resolved:
235  *
236  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
237  *
238  * - Variable sizing of the per node arrays
239  */
240
241 /* Enable to log cmpxchg failures */
242 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
243
244 /*
245  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
246  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
247  */
248 #define MIN_PARTIAL 5
249
250 /*
251  * Maximum number of desirable partial slabs.
252  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
253  * sort the partial list by the number of objects in use.
254  */
255 #define MAX_PARTIAL 10
256
257 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
258                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
259
260 /*
261  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
262  * issues when checking or reading debug information
263  */
264 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
265                                 SLAB_TRACE)
266
267
268 /*
269  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
270  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
271  * metadata.
272  */
273 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
274
275 #define OO_SHIFT        16
276 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
277 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since slab.objects is u15 */
278
279 /* Internal SLUB flags */
280 /* Poison object */
281 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
282 /* Use cmpxchg_double */
283 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
284
285 /*
286  * Tracking user of a slab.
287  */
288 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
289 struct track {
290         unsigned long addr;     /* Called from address */
291 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
292         depot_stack_handle_t handle;
293 #endif
294         int cpu;                /* Was running on cpu */
295         int pid;                /* Pid context */
296         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
297 };
298
299 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
300
301 #ifdef CONFIG_SYSFS
302 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
303 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
304 #else
305 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
306 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
307                                                         { return 0; }
308 #endif
309
310 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
311 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
312 #else
313 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
314 #endif
315
316 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
317 {
318 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
319         /*
320          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
321          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
322          */
323         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
324 #endif
325 }
326
327 /*
328  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
329  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
330  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
331  * Protected by slab_mutex.
332  */
333 static nodemask_t slab_nodes;
334
335 /*
336  * Workqueue used for flush_cpu_slab().
337  */
338 static struct workqueue_struct *flushwq;
339
340 /********************************************************************
341  *                      Core slab cache functions
342  *******************************************************************/
343
344 /*
345  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
346  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
347  * random number.
348  */
349 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
350                                  unsigned long ptr_addr)
351 {
352 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
353         /*
354          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
355          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
356          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
357          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
358          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
359          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
360          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
361          * freepointer to be restored incorrectly.
362          */
363         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
364                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
365 #else
366         return ptr;
367 #endif
368 }
369
370 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
371 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
372                                          void *ptr_addr)
373 {
374         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
375                             (unsigned long)ptr_addr);
376 }
377
378 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
379 {
380         object = kasan_reset_tag(object);
381         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
382 }
383
384 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
385 {
386         prefetchw(object + s->offset);
387 }
388
389 /*
390  * When running under KMSAN, get_freepointer_safe() may return an uninitialized
391  * pointer value in the case the current thread loses the race for the next
392  * memory chunk in the freelist. In that case this_cpu_cmpxchg_double() in
393  * slab_alloc_node() will fail, so the uninitialized value won't be used, but
394  * KMSAN will still check all arguments of cmpxchg because of imperfect
395  * handling of inline assembly.
396  * To work around this problem, we apply __no_kmsan_checks to ensure that
397  * get_freepointer_safe() returns initialized memory.
398  */
399 __no_kmsan_checks
400 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
401 {
402         unsigned long freepointer_addr;
403         void *p;
404
405         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
406                 return get_freepointer(s, object);
407
408         object = kasan_reset_tag(object);
409         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
410         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
411         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
412 }
413
414 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
415 {
416         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
417
418 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
419         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
420 #endif
421
422         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
423         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
424 }
425
426 /* Loop over all objects in a slab */
427 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
428         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
429                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
430                 __p += (__s)->size)
431
432 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
433 {
434         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
435 }
436
437 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
438                 unsigned int size)
439 {
440         struct kmem_cache_order_objects x = {
441                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
442         };
443
444         return x;
445 }
446
447 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
448 {
449         return x.x >> OO_SHIFT;
450 }
451
452 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
453 {
454         return x.x & OO_MASK;
455 }
456
457 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
458 static void slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
459 {
460         unsigned int nr_slabs;
461
462         s->cpu_partial = nr_objects;
463
464         /*
465          * We take the number of objects but actually limit the number of
466          * slabs on the per cpu partial list, in order to limit excessive
467          * growth of the list. For simplicity we assume that the slabs will
468          * be half-full.
469          */
470         nr_slabs = DIV_ROUND_UP(nr_objects * 2, oo_objects(s->oo));
471         s->cpu_partial_slabs = nr_slabs;
472 }
473 #else
474 static inline void
475 slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
476 {
477 }
478 #endif /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
479
480 /*
481  * Per slab locking using the pagelock
482  */
483 static __always_inline void slab_lock(struct slab *slab)
484 {
485         struct page *page = slab_page(slab);
486
487         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
488         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
489 }
490
491 static __always_inline void slab_unlock(struct slab *slab)
492 {
493         struct page *page = slab_page(slab);
494
495         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
496         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
497 }
498
499 /*
500  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
501  * by an _irqsave() lock variant. On PREEMPT_RT the preempt_disable(), which is
502  * part of bit_spin_lock(), is sufficient because the policy is not to allow any
503  * allocation/ free operation in hardirq context. Therefore nothing can
504  * interrupt the operation.
505  */
506 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
507                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
508                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
509                 const char *n)
510 {
511         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH())
512                 lockdep_assert_irqs_disabled();
513 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
514     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
515         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
516                 if (cmpxchg_double(&slab->freelist, &slab->counters,
517                                    freelist_old, counters_old,
518                                    freelist_new, counters_new))
519                         return true;
520         } else
521 #endif
522         {
523                 slab_lock(slab);
524                 if (slab->freelist == freelist_old &&
525                                         slab->counters == counters_old) {
526                         slab->freelist = freelist_new;
527                         slab->counters = counters_new;
528                         slab_unlock(slab);
529                         return true;
530                 }
531                 slab_unlock(slab);
532         }
533
534         cpu_relax();
535         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
536
537 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
538         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
539 #endif
540
541         return false;
542 }
543
544 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
545                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
546                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
547                 const char *n)
548 {
549 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
550     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
551         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
552                 if (cmpxchg_double(&slab->freelist, &slab->counters,
553                                    freelist_old, counters_old,
554                                    freelist_new, counters_new))
555                         return true;
556         } else
557 #endif
558         {
559                 unsigned long flags;
560
561                 local_irq_save(flags);
562                 slab_lock(slab);
563                 if (slab->freelist == freelist_old &&
564                                         slab->counters == counters_old) {
565                         slab->freelist = freelist_new;
566                         slab->counters = counters_new;
567                         slab_unlock(slab);
568                         local_irq_restore(flags);
569                         return true;
570                 }
571                 slab_unlock(slab);
572                 local_irq_restore(flags);
573         }
574
575         cpu_relax();
576         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
577
578 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
579         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
580 #endif
581
582         return false;
583 }
584
585 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
586 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
587 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
588
589 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
590                        struct slab *slab)
591 {
592         void *addr = slab_address(slab);
593         void *p;
594
595         bitmap_zero(obj_map, slab->objects);
596
597         for (p = slab->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
598                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
599 }
600
601 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
602 static bool slab_add_kunit_errors(void)
603 {
604         struct kunit_resource *resource;
605
606         if (likely(!current->kunit_test))
607                 return false;
608
609         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
610         if (!resource)
611                 return false;
612
613         (*(int *)resource->data)++;
614         kunit_put_resource(resource);
615         return true;
616 }
617 #else
618 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
619 #endif
620
621 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
622 {
623         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
624                 return s->size - s->red_left_pad;
625
626         return s->size;
627 }
628
629 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
630 {
631         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
632                 p -= s->red_left_pad;
633
634         return p;
635 }
636
637 /*
638  * Debug settings:
639  */
640 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
641 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
642 #else
643 static slab_flags_t slub_debug;
644 #endif
645
646 static char *slub_debug_string;
647 static int disable_higher_order_debug;
648
649 /*
650  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
651  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
652  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
653  * to tell kasan that these accesses are OK.
654  */
655 static inline void metadata_access_enable(void)
656 {
657         kasan_disable_current();
658 }
659
660 static inline void metadata_access_disable(void)
661 {
662         kasan_enable_current();
663 }
664
665 /*
666  * Object debugging
667  */
668
669 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
670 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
671                                 struct slab *slab, void *object)
672 {
673         void *base;
674
675         if (!object)
676                 return 1;
677
678         base = slab_address(slab);
679         object = kasan_reset_tag(object);
680         object = restore_red_left(s, object);
681         if (object < base || object >= base + slab->objects * s->size ||
682                 (object - base) % s->size) {
683                 return 0;
684         }
685
686         return 1;
687 }
688
689 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
690                           unsigned int length)
691 {
692         metadata_access_enable();
693         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
694                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
695         metadata_access_disable();
696 }
697
698 /*
699  * See comment in calculate_sizes().
700  */
701 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
702 {
703         return s->offset >= s->inuse;
704 }
705
706 /*
707  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
708  * not overlapping with object.
709  */
710 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
711 {
712         if (freeptr_outside_object(s))
713                 return s->inuse + sizeof(void *);
714         else
715                 return s->inuse;
716 }
717
718 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
719         enum track_item alloc)
720 {
721         struct track *p;
722
723         p = object + get_info_end(s);
724
725         return kasan_reset_tag(p + alloc);
726 }
727
728 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
729 static noinline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
730 {
731         depot_stack_handle_t handle;
732         unsigned long entries[TRACK_ADDRS_COUNT];
733         unsigned int nr_entries;
734
735         nr_entries = stack_trace_save(entries, ARRAY_SIZE(entries), 3);
736         handle = stack_depot_save(entries, nr_entries, GFP_NOWAIT);
737
738         return handle;
739 }
740 #else
741 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
742 {
743         return 0;
744 }
745 #endif
746
747 static void set_track_update(struct kmem_cache *s, void *object,
748                              enum track_item alloc, unsigned long addr,
749                              depot_stack_handle_t handle)
750 {
751         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
752
753 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
754         p->handle = handle;
755 #endif
756         p->addr = addr;
757         p->cpu = smp_processor_id();
758         p->pid = current->pid;
759         p->when = jiffies;
760 }
761
762 static __always_inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
763                                       enum track_item alloc, unsigned long addr)
764 {
765         depot_stack_handle_t handle = set_track_prepare();
766
767         set_track_update(s, object, alloc, addr, handle);
768 }
769
770 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
771 {
772         struct track *p;
773
774         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
775                 return;
776
777         p = get_track(s, object, TRACK_ALLOC);
778         memset(p, 0, 2*sizeof(struct track));
779 }
780
781 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
782 {
783         depot_stack_handle_t handle __maybe_unused;
784
785         if (!t->addr)
786                 return;
787
788         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
789                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
790 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
791         handle = READ_ONCE(t->handle);
792         if (handle)
793                 stack_depot_print(handle);
794         else
795                 pr_err("object allocation/free stack trace missing\n");
796 #endif
797 }
798
799 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
800 {
801         unsigned long pr_time = jiffies;
802         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
803                 return;
804
805         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
806         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
807 }
808
809 static void print_slab_info(const struct slab *slab)
810 {
811         struct folio *folio = (struct folio *)slab_folio(slab);
812
813         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%pGp\n",
814                slab, slab->objects, slab->inuse, slab->freelist,
815                folio_flags(folio, 0));
816 }
817
818 /*
819  * kmalloc caches has fixed sizes (mostly power of 2), and kmalloc() API
820  * family will round up the real request size to these fixed ones, so
821  * there could be an extra area than what is requested. Save the original
822  * request size in the meta data area, for better debug and sanity check.
823  */
824 static inline void set_orig_size(struct kmem_cache *s,
825                                 void *object, unsigned int orig_size)
826 {
827         void *p = kasan_reset_tag(object);
828
829         if (!slub_debug_orig_size(s))
830                 return;
831
832         p += get_info_end(s);
833         p += sizeof(struct track) * 2;
834
835         *(unsigned int *)p = orig_size;
836 }
837
838 static inline unsigned int get_orig_size(struct kmem_cache *s, void *object)
839 {
840         void *p = kasan_reset_tag(object);
841
842         if (!slub_debug_orig_size(s))
843                 return s->object_size;
844
845         p += get_info_end(s);
846         p += sizeof(struct track) * 2;
847
848         return *(unsigned int *)p;
849 }
850
851 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
852 {
853         struct va_format vaf;
854         va_list args;
855
856         va_start(args, fmt);
857         vaf.fmt = fmt;
858         vaf.va = &args;
859         pr_err("=============================================================================\n");
860         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
861         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
862         va_end(args);
863 }
864
865 __printf(2, 3)
866 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
867 {
868         struct va_format vaf;
869         va_list args;
870
871         if (slab_add_kunit_errors())
872                 return;
873
874         va_start(args, fmt);
875         vaf.fmt = fmt;
876         vaf.va = &args;
877         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
878         va_end(args);
879 }
880
881 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
882 {
883         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
884         u8 *addr = slab_address(slab);
885
886         print_tracking(s, p);
887
888         print_slab_info(slab);
889
890         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
891                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
892
893         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
894                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
895                               s->red_left_pad);
896         else if (p > addr + 16)
897                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
898
899         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
900                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
901         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
902                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
903                         s->inuse - s->object_size);
904
905         off = get_info_end(s);
906
907         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
908                 off += 2 * sizeof(struct track);
909
910         if (slub_debug_orig_size(s))
911                 off += sizeof(unsigned int);
912
913         off += kasan_metadata_size(s);
914
915         if (off != size_from_object(s))
916                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
917                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
918                               size_from_object(s) - off);
919
920         dump_stack();
921 }
922
923 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
924                         u8 *object, char *reason)
925 {
926         if (slab_add_kunit_errors())
927                 return;
928
929         slab_bug(s, "%s", reason);
930         print_trailer(s, slab, object);
931         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
932 }
933
934 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
935                                void **freelist, void *nextfree)
936 {
937         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
938             !check_valid_pointer(s, slab, nextfree) && freelist) {
939                 object_err(s, slab, *freelist, "Freechain corrupt");
940                 *freelist = NULL;
941                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
942                 return true;
943         }
944
945         return false;
946 }
947
948 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
949                         const char *fmt, ...)
950 {
951         va_list args;
952         char buf[100];
953
954         if (slab_add_kunit_errors())
955                 return;
956
957         va_start(args, fmt);
958         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
959         va_end(args);
960         slab_bug(s, "%s", buf);
961         print_slab_info(slab);
962         dump_stack();
963         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
964 }
965
966 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
967 {
968         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
969
970         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
971                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
972
973         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
974                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
975                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
976         }
977
978         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
979                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
980 }
981
982 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
983                                                 void *from, void *to)
984 {
985         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
986         memset(from, data, to - from);
987 }
988
989 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
990                         u8 *object, char *what,
991                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
992 {
993         u8 *fault;
994         u8 *end;
995         u8 *addr = slab_address(slab);
996
997         metadata_access_enable();
998         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
999         metadata_access_disable();
1000         if (!fault)
1001                 return 1;
1002
1003         end = start + bytes;
1004         while (end > fault && end[-1] == value)
1005                 end--;
1006
1007         if (slab_add_kunit_errors())
1008                 goto skip_bug_print;
1009
1010         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
1011         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
1012                                         fault, end - 1, fault - addr,
1013                                         fault[0], value);
1014         print_trailer(s, slab, object);
1015         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1016
1017 skip_bug_print:
1018         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
1019         return 0;
1020 }
1021
1022 /*
1023  * Object layout:
1024  *
1025  * object address
1026  *      Bytes of the object to be managed.
1027  *      If the freepointer may overlay the object then the free
1028  *      pointer is at the middle of the object.
1029  *
1030  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
1031  *      0xa5 (POISON_END)
1032  *
1033  * object + s->object_size
1034  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
1035  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
1036  *      object_size == inuse.
1037  *
1038  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
1039  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
1040  *
1041  * object + s->inuse
1042  *      Meta data starts here.
1043  *
1044  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
1045  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
1046  *      C. Original request size for kmalloc object (SLAB_STORE_USER enabled)
1047  *      D. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
1048  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
1049  *              before the word boundary.
1050  *
1051  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
1052  *
1053  * object + s->size
1054  *      Nothing is used beyond s->size.
1055  *
1056  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
1057  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
1058  * may be used with merged slabcaches.
1059  */
1060
1061 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
1062 {
1063         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
1064
1065         if (s->flags & SLAB_STORE_USER) {
1066                 /* We also have user information there */
1067                 off += 2 * sizeof(struct track);
1068
1069                 if (s->flags & SLAB_KMALLOC)
1070                         off += sizeof(unsigned int);
1071         }
1072
1073         off += kasan_metadata_size(s);
1074
1075         if (size_from_object(s) == off)
1076                 return 1;
1077
1078         return check_bytes_and_report(s, slab, p, "Object padding",
1079                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
1080 }
1081
1082 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1083 static void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1084 {
1085         u8 *start;
1086         u8 *fault;
1087         u8 *end;
1088         u8 *pad;
1089         int length;
1090         int remainder;
1091
1092         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1093                 return;
1094
1095         start = slab_address(slab);
1096         length = slab_size(slab);
1097         end = start + length;
1098         remainder = length % s->size;
1099         if (!remainder)
1100                 return;
1101
1102         pad = end - remainder;
1103         metadata_access_enable();
1104         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1105         metadata_access_disable();
1106         if (!fault)
1107                 return;
1108         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1109                 end--;
1110
1111         slab_err(s, slab, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1112                         fault, end - 1, fault - start);
1113         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1114
1115         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1116 }
1117
1118 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1119                                         void *object, u8 val)
1120 {
1121         u8 *p = object;
1122         u8 *endobject = object + s->object_size;
1123
1124         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1125                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Left Redzone",
1126                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1127                         return 0;
1128
1129                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Right Redzone",
1130                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1131                         return 0;
1132         } else {
1133                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1134                         check_bytes_and_report(s, slab, p, "Alignment padding",
1135                                 endobject, POISON_INUSE,
1136                                 s->inuse - s->object_size);
1137                 }
1138         }
1139
1140         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1141                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1142                         (!check_bytes_and_report(s, slab, p, "Poison", p,
1143                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1144                          !check_bytes_and_report(s, slab, p, "End Poison",
1145                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1146                         return 0;
1147                 /*
1148                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1149                  */
1150                 check_pad_bytes(s, slab, p);
1151         }
1152
1153         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1154                 /*
1155                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1156                  * freepointer while object is allocated.
1157                  */
1158                 return 1;
1159
1160         /* Check free pointer validity */
1161         if (!check_valid_pointer(s, slab, get_freepointer(s, p))) {
1162                 object_err(s, slab, p, "Freepointer corrupt");
1163                 /*
1164                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1165                  * of the free objects in this slab. May cause
1166                  * another error because the object count is now wrong.
1167                  */
1168                 set_freepointer(s, p, NULL);
1169                 return 0;
1170         }
1171         return 1;
1172 }
1173
1174 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1175 {
1176         int maxobj;
1177
1178         if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1179                 slab_err(s, slab, "Not a valid slab page");
1180                 return 0;
1181         }
1182
1183         maxobj = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1184         if (slab->objects > maxobj) {
1185                 slab_err(s, slab, "objects %u > max %u",
1186                         slab->objects, maxobj);
1187                 return 0;
1188         }
1189         if (slab->inuse > slab->objects) {
1190                 slab_err(s, slab, "inuse %u > max %u",
1191                         slab->inuse, slab->objects);
1192                 return 0;
1193         }
1194         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1195         slab_pad_check(s, slab);
1196         return 1;
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Determine if a certain object in a slab is on the freelist. Must hold the
1201  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1202  */
1203 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *search)
1204 {
1205         int nr = 0;
1206         void *fp;
1207         void *object = NULL;
1208         int max_objects;
1209
1210         fp = slab->freelist;
1211         while (fp && nr <= slab->objects) {
1212                 if (fp == search)
1213                         return 1;
1214                 if (!check_valid_pointer(s, slab, fp)) {
1215                         if (object) {
1216                                 object_err(s, slab, object,
1217                                         "Freechain corrupt");
1218                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1219                         } else {
1220                                 slab_err(s, slab, "Freepointer corrupt");
1221                                 slab->freelist = NULL;
1222                                 slab->inuse = slab->objects;
1223                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1224                                 return 0;
1225                         }
1226                         break;
1227                 }
1228                 object = fp;
1229                 fp = get_freepointer(s, object);
1230                 nr++;
1231         }
1232
1233         max_objects = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1234         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1235                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1236
1237         if (slab->objects != max_objects) {
1238                 slab_err(s, slab, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1239                          slab->objects, max_objects);
1240                 slab->objects = max_objects;
1241                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1242         }
1243         if (slab->inuse != slab->objects - nr) {
1244                 slab_err(s, slab, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1245                          slab->inuse, slab->objects - nr);
1246                 slab->inuse = slab->objects - nr;
1247                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1248         }
1249         return search == NULL;
1250 }
1251
1252 static void trace(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *object,
1253                                                                 int alloc)
1254 {
1255         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1256                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1257                         s->name,
1258                         alloc ? "alloc" : "free",
1259                         object, slab->inuse,
1260                         slab->freelist);
1261
1262                 if (!alloc)
1263                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1264                                         s->object_size);
1265
1266                 dump_stack();
1267         }
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1272  */
1273 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1274         struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1275 {
1276         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1277                 return;
1278
1279         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1280         list_add(&slab->slab_list, &n->full);
1281 }
1282
1283 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1284 {
1285         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1286                 return;
1287
1288         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1289         list_del(&slab->slab_list);
1290 }
1291
1292 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1293 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1294 {
1295         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1296
1297         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1298 }
1299
1300 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1301 {
1302         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1303 }
1304
1305 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1306 {
1307         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1308
1309         /*
1310          * May be called early in order to allocate a slab for the
1311          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1312          * dilemma by deferring the increment of the count during
1313          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1314          */
1315         if (likely(n)) {
1316                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1317                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1318         }
1319 }
1320 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1321 {
1322         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1323
1324         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1325         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1326 }
1327
1328 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1329 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object)
1330 {
1331         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1332                 return;
1333
1334         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1335         init_tracking(s, object);
1336 }
1337
1338 static
1339 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr)
1340 {
1341         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1342                 return;
1343
1344         metadata_access_enable();
1345         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, slab_size(slab));
1346         metadata_access_disable();
1347 }
1348
1349 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1350                                         struct slab *slab, void *object)
1351 {
1352         if (!check_slab(s, slab))
1353                 return 0;
1354
1355         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1356                 object_err(s, slab, object, "Freelist Pointer check fails");
1357                 return 0;
1358         }
1359
1360         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1361                 return 0;
1362
1363         return 1;
1364 }
1365
1366 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1367                         struct slab *slab, void *object, int orig_size)
1368 {
1369         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1370                 if (!alloc_consistency_checks(s, slab, object))
1371                         goto bad;
1372         }
1373
1374         /* Success. Perform special debug activities for allocs */
1375         trace(s, slab, object, 1);
1376         set_orig_size(s, object, orig_size);
1377         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1378         return 1;
1379
1380 bad:
1381         if (folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1382                 /*
1383                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1384                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1385                  * as used avoids touching the remaining objects.
1386                  */
1387                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1388                 slab->inuse = slab->objects;
1389                 slab->freelist = NULL;
1390         }
1391         return 0;
1392 }
1393
1394 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1395                 struct slab *slab, void *object, unsigned long addr)
1396 {
1397         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1398                 slab_err(s, slab, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1399                 return 0;
1400         }
1401
1402         if (on_freelist(s, slab, object)) {
1403                 object_err(s, slab, object, "Object already free");
1404                 return 0;
1405         }
1406
1407         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1408                 return 0;
1409
1410         if (unlikely(s != slab->slab_cache)) {
1411                 if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1412                         slab_err(s, slab, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1413                                  object);
1414                 } else if (!slab->slab_cache) {
1415                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1416                                object);
1417                         dump_stack();
1418                 } else
1419                         object_err(s, slab, object,
1420                                         "page slab pointer corrupt.");
1421                 return 0;
1422         }
1423         return 1;
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1428  *
1429  * @str:    start of block
1430  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1431  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1432  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1433  *
1434  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1435  */
1436 static char *
1437 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1438 {
1439         bool higher_order_disable = false;
1440
1441         /* Skip any completely empty blocks */
1442         while (*str && *str == ';')
1443                 str++;
1444
1445         if (*str == ',') {
1446                 /*
1447                  * No options but restriction on slabs. This means full
1448                  * debugging for slabs matching a pattern.
1449                  */
1450                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1451                 goto check_slabs;
1452         }
1453         *flags = 0;
1454
1455         /* Determine which debug features should be switched on */
1456         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1457                 switch (tolower(*str)) {
1458                 case '-':
1459                         *flags = 0;
1460                         break;
1461                 case 'f':
1462                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1463                         break;
1464                 case 'z':
1465                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1466                         break;
1467                 case 'p':
1468                         *flags |= SLAB_POISON;
1469                         break;
1470                 case 'u':
1471                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1472                         break;
1473                 case 't':
1474                         *flags |= SLAB_TRACE;
1475                         break;
1476                 case 'a':
1477                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1478                         break;
1479                 case 'o':
1480                         /*
1481                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1482                          * order would increase as a result.
1483                          */
1484                         higher_order_disable = true;
1485                         break;
1486                 default:
1487                         if (init)
1488                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1489                 }
1490         }
1491 check_slabs:
1492         if (*str == ',')
1493                 *slabs = ++str;
1494         else
1495                 *slabs = NULL;
1496
1497         /* Skip over the slab list */
1498         while (*str && *str != ';')
1499                 str++;
1500
1501         /* Skip any completely empty blocks */
1502         while (*str && *str == ';')
1503                 str++;
1504
1505         if (init && higher_order_disable)
1506                 disable_higher_order_debug = 1;
1507
1508         if (*str)
1509                 return str;
1510         else
1511                 return NULL;
1512 }
1513
1514 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1515 {
1516         slab_flags_t flags;
1517         slab_flags_t global_flags;
1518         char *saved_str;
1519         char *slab_list;
1520         bool global_slub_debug_changed = false;
1521         bool slab_list_specified = false;
1522
1523         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1524         if (*str++ != '=' || !*str)
1525                 /*
1526                  * No options specified. Switch on full debugging.
1527                  */
1528                 goto out;
1529
1530         saved_str = str;
1531         while (str) {
1532                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1533
1534                 if (!slab_list) {
1535                         global_flags = flags;
1536                         global_slub_debug_changed = true;
1537                 } else {
1538                         slab_list_specified = true;
1539                         if (flags & SLAB_STORE_USER)
1540                                 stack_depot_want_early_init();
1541                 }
1542         }
1543
1544         /*
1545          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1546          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1547          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1548          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1549          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1550          */
1551         if (slab_list_specified) {
1552                 if (!global_slub_debug_changed)
1553                         global_flags = slub_debug;
1554                 slub_debug_string = saved_str;
1555         }
1556 out:
1557         slub_debug = global_flags;
1558         if (slub_debug & SLAB_STORE_USER)
1559                 stack_depot_want_early_init();
1560         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1561                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1562         else
1563                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1564         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1565              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1566             (slub_debug & SLAB_POISON))
1567                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1568         return 1;
1569 }
1570
1571 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1572
1573 /*
1574  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1575  * @object_size:        the size of an object without meta data
1576  * @flags:              flags to set
1577  * @name:               name of the cache
1578  *
1579  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1580  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1581  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1582  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1583  */
1584 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1585         slab_flags_t flags, const char *name)
1586 {
1587         char *iter;
1588         size_t len;
1589         char *next_block;
1590         slab_flags_t block_flags;
1591         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1592
1593         if (flags & SLAB_NO_USER_FLAGS)
1594                 return flags;
1595
1596         /*
1597          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1598          * don't store user (stack trace) information by default,
1599          * but let the user enable it via the command line below.
1600          */
1601         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1602                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1603
1604         len = strlen(name);
1605         next_block = slub_debug_string;
1606         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1607         while (next_block) {
1608                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1609                 if (!iter)
1610                         continue;
1611                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1612                 while (*iter) {
1613                         char *end, *glob;
1614                         size_t cmplen;
1615
1616                         end = strchrnul(iter, ',');
1617                         if (next_block && next_block < end)
1618                                 end = next_block - 1;
1619
1620                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1621                         if (glob)
1622                                 cmplen = glob - iter;
1623                         else
1624                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1625
1626                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1627                                 flags |= block_flags;
1628                                 return flags;
1629                         }
1630
1631                         if (!*end || *end == ';')
1632                                 break;
1633                         iter = end + 1;
1634                 }
1635         }
1636
1637         return flags | slub_debug_local;
1638 }
1639 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1640 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object) {}
1641 static inline
1642 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr) {}
1643
1644 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1645         struct slab *slab, void *object, int orig_size) { return 0; }
1646
1647 static inline void free_debug_processing(
1648         struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1649         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1650         unsigned long addr) {}
1651
1652 static inline void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab) {}
1653 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1654                         void *object, u8 val) { return 1; }
1655 static inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
1656                              enum track_item alloc, unsigned long addr) {}
1657 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1658                                         struct slab *slab) {}
1659 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1660                                         struct slab *slab) {}
1661 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1662         slab_flags_t flags, const char *name)
1663 {
1664         return flags;
1665 }
1666 #define slub_debug 0
1667
1668 #define disable_higher_order_debug 0
1669
1670 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1671                                                         { return 0; }
1672 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1673                                                         { return 0; }
1674 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1675                                                         int objects) {}
1676 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1677                                                         int objects) {}
1678
1679 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1680                                void **freelist, void *nextfree)
1681 {
1682         return false;
1683 }
1684 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1685
1686 /*
1687  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1688  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1689  */
1690 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1691                                                 void *x, bool init)
1692 {
1693         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1694         kmsan_slab_free(s, x);
1695
1696         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1697
1698         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1699                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1700
1701         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1702         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1703                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1704                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1705
1706         /*
1707          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1708          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1709          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1710          *
1711          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1712          * but don't touch the SLAB redzone.
1713          */
1714         if (init) {
1715                 int rsize;
1716
1717                 if (!kasan_has_integrated_init())
1718                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1719                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1720                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1721                        s->size - s->inuse - rsize);
1722         }
1723         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1724         return kasan_slab_free(s, x, init);
1725 }
1726
1727 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1728                                            void **head, void **tail,
1729                                            int *cnt)
1730 {
1731
1732         void *object;
1733         void *next = *head;
1734         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1735
1736         if (is_kfence_address(next)) {
1737                 slab_free_hook(s, next, false);
1738                 return true;
1739         }
1740
1741         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1742         *head = NULL;
1743         *tail = NULL;
1744
1745         do {
1746                 object = next;
1747                 next = get_freepointer(s, object);
1748
1749                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1750                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1751                         /* Move object to the new freelist */
1752                         set_freepointer(s, object, *head);
1753                         *head = object;
1754                         if (!*tail)
1755                                 *tail = object;
1756                 } else {
1757                         /*
1758                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1759                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1760                          */
1761                         --(*cnt);
1762                 }
1763         } while (object != old_tail);
1764
1765         if (*head == *tail)
1766                 *tail = NULL;
1767
1768         return *head != NULL;
1769 }
1770
1771 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, void *object)
1772 {
1773         setup_object_debug(s, object);
1774         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1775         if (unlikely(s->ctor)) {
1776                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1777                 s->ctor(object);
1778                 kasan_poison_object_data(s, object);
1779         }
1780         return object;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Slab allocation and freeing
1785  */
1786 static inline struct slab *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1787                 struct kmem_cache_order_objects oo)
1788 {
1789         struct folio *folio;
1790         struct slab *slab;
1791         unsigned int order = oo_order(oo);
1792
1793         if (node == NUMA_NO_NODE)
1794                 folio = (struct folio *)alloc_pages(flags, order);
1795         else
1796                 folio = (struct folio *)__alloc_pages_node(node, flags, order);
1797
1798         if (!folio)
1799                 return NULL;
1800
1801         slab = folio_slab(folio);
1802         __folio_set_slab(folio);
1803         if (page_is_pfmemalloc(folio_page(folio, 0)))
1804                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1805
1806         return slab;
1807 }
1808
1809 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1810 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1811 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1812 {
1813         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1814         int err;
1815
1816         /* Bailout if already initialised */
1817         if (s->random_seq)
1818                 return 0;
1819
1820         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1821         if (err) {
1822                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1823                         s->name);
1824                 return err;
1825         }
1826
1827         /* Transform to an offset on the set of pages */
1828         if (s->random_seq) {
1829                 unsigned int i;
1830
1831                 for (i = 0; i < count; i++)
1832                         s->random_seq[i] *= s->size;
1833         }
1834         return 0;
1835 }
1836
1837 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1838 static void __init init_freelist_randomization(void)
1839 {
1840         struct kmem_cache *s;
1841
1842         mutex_lock(&slab_mutex);
1843
1844         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1845                 init_cache_random_seq(s);
1846
1847         mutex_unlock(&slab_mutex);
1848 }
1849
1850 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1851 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1852                                 unsigned long *pos, void *start,
1853                                 unsigned long page_limit,
1854                                 unsigned long freelist_count)
1855 {
1856         unsigned int idx;
1857
1858         /*
1859          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1860          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1861          */
1862         do {
1863                 idx = s->random_seq[*pos];
1864                 *pos += 1;
1865                 if (*pos >= freelist_count)
1866                         *pos = 0;
1867         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1868
1869         return (char *)start + idx;
1870 }
1871
1872 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1873 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1874 {
1875         void *start;
1876         void *cur;
1877         void *next;
1878         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1879
1880         if (slab->objects < 2 || !s->random_seq)
1881                 return false;
1882
1883         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1884         pos = prandom_u32_max(freelist_count);
1885
1886         page_limit = slab->objects * s->size;
1887         start = fixup_red_left(s, slab_address(slab));
1888
1889         /* First entry is used as the base of the freelist */
1890         cur = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1891                                 freelist_count);
1892         cur = setup_object(s, cur);
1893         slab->freelist = cur;
1894
1895         for (idx = 1; idx < slab->objects; idx++) {
1896                 next = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1897                         freelist_count);
1898                 next = setup_object(s, next);
1899                 set_freepointer(s, cur, next);
1900                 cur = next;
1901         }
1902         set_freepointer(s, cur, NULL);
1903
1904         return true;
1905 }
1906 #else
1907 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1908 {
1909         return 0;
1910 }
1911 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1912 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1913 {
1914         return false;
1915 }
1916 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1917
1918 static struct slab *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1919 {
1920         struct slab *slab;
1921         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1922         gfp_t alloc_gfp;
1923         void *start, *p, *next;
1924         int idx;
1925         bool shuffle;
1926
1927         flags &= gfp_allowed_mask;
1928
1929         flags |= s->allocflags;
1930
1931         /*
1932          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1933          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1934          */
1935         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1936         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1937                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_RECLAIM;
1938
1939         slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1940         if (unlikely(!slab)) {
1941                 oo = s->min;
1942                 alloc_gfp = flags;
1943                 /*
1944                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1945                  * Try a lower order alloc if possible
1946                  */
1947                 slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1948                 if (unlikely(!slab))
1949                         return NULL;
1950                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1951         }
1952
1953         slab->objects = oo_objects(oo);
1954         slab->inuse = 0;
1955         slab->frozen = 0;
1956
1957         account_slab(slab, oo_order(oo), s, flags);
1958
1959         slab->slab_cache = s;
1960
1961         kasan_poison_slab(slab);
1962
1963         start = slab_address(slab);
1964
1965         setup_slab_debug(s, slab, start);
1966
1967         shuffle = shuffle_freelist(s, slab);
1968
1969         if (!shuffle) {
1970                 start = fixup_red_left(s, start);
1971                 start = setup_object(s, start);
1972                 slab->freelist = start;
1973                 for (idx = 0, p = start; idx < slab->objects - 1; idx++) {
1974                         next = p + s->size;
1975                         next = setup_object(s, next);
1976                         set_freepointer(s, p, next);
1977                         p = next;
1978                 }
1979                 set_freepointer(s, p, NULL);
1980         }
1981
1982         return slab;
1983 }
1984
1985 static struct slab *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1986 {
1987         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1988                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1989
1990         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
1991
1992         return allocate_slab(s,
1993                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1994 }
1995
1996 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1997 {
1998         struct folio *folio = slab_folio(slab);
1999         int order = folio_order(folio);
2000         int pages = 1 << order;
2001
2002         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
2003                 void *p;
2004
2005                 slab_pad_check(s, slab);
2006                 for_each_object(p, s, slab_address(slab), slab->objects)
2007                         check_object(s, slab, p, SLUB_RED_INACTIVE);
2008         }
2009
2010         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
2011         __folio_clear_slab(folio);
2012         folio->mapping = NULL;
2013         if (current->reclaim_state)
2014                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
2015         unaccount_slab(slab, order, s);
2016         __free_pages(folio_page(folio, 0), order);
2017 }
2018
2019 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2020 {
2021         struct slab *slab = container_of(h, struct slab, rcu_head);
2022
2023         __free_slab(slab->slab_cache, slab);
2024 }
2025
2026 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2027 {
2028         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
2029                 call_rcu(&slab->rcu_head, rcu_free_slab);
2030         } else
2031                 __free_slab(s, slab);
2032 }
2033
2034 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2035 {
2036         dec_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
2037         free_slab(s, slab);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Management of partially allocated slabs.
2042  */
2043 static inline void
2044 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int tail)
2045 {
2046         n->nr_partial++;
2047         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2048                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->partial);
2049         else
2050                 list_add(&slab->slab_list, &n->partial);
2051 }
2052
2053 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2054                                 struct slab *slab, int tail)
2055 {
2056         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2057         __add_partial(n, slab, tail);
2058 }
2059
2060 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2061                                         struct slab *slab)
2062 {
2063         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2064         list_del(&slab->slab_list);
2065         n->nr_partial--;
2066 }
2067
2068 /*
2069  * Called only for kmem_cache_debug() caches instead of acquire_slab(), with a
2070  * slab from the n->partial list. Remove only a single object from the slab, do
2071  * the alloc_debug_processing() checks and leave the slab on the list, or move
2072  * it to full list if it was the last free object.
2073  */
2074 static void *alloc_single_from_partial(struct kmem_cache *s,
2075                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int orig_size)
2076 {
2077         void *object;
2078
2079         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2080
2081         object = slab->freelist;
2082         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2083         slab->inuse++;
2084
2085         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size)) {
2086                 remove_partial(n, slab);
2087                 return NULL;
2088         }
2089
2090         if (slab->inuse == slab->objects) {
2091                 remove_partial(n, slab);
2092                 add_full(s, n, slab);
2093         }
2094
2095         return object;
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Called only for kmem_cache_debug() caches to allocate from a freshly
2100  * allocated slab. Allocate a single object instead of whole freelist
2101  * and put the slab to the partial (or full) list.
2102  */
2103 static void *alloc_single_from_new_slab(struct kmem_cache *s,
2104                                         struct slab *slab, int orig_size)
2105 {
2106         int nid = slab_nid(slab);
2107         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, nid);
2108         unsigned long flags;
2109         void *object;
2110
2111
2112         object = slab->freelist;
2113         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2114         slab->inuse = 1;
2115
2116         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size))
2117                 /*
2118                  * It's not really expected that this would fail on a
2119                  * freshly allocated slab, but a concurrent memory
2120                  * corruption in theory could cause that.
2121                  */
2122                 return NULL;
2123
2124         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2125
2126         if (slab->inuse == slab->objects)
2127                 add_full(s, n, slab);
2128         else
2129                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2130
2131         inc_slabs_node(s, nid, slab->objects);
2132         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2133
2134         return object;
2135 }
2136
2137 /*
2138  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2139  * return the pointer to the freelist.
2140  *
2141  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2142  */
2143 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2144                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2145                 int mode)
2146 {
2147         void *freelist;
2148         unsigned long counters;
2149         struct slab new;
2150
2151         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2152
2153         /*
2154          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2155          * The old freelist is the list of objects for the
2156          * per cpu allocation list.
2157          */
2158         freelist = slab->freelist;
2159         counters = slab->counters;
2160         new.counters = counters;
2161         if (mode) {
2162                 new.inuse = slab->objects;
2163                 new.freelist = NULL;
2164         } else {
2165                 new.freelist = freelist;
2166         }
2167
2168         VM_BUG_ON(new.frozen);
2169         new.frozen = 1;
2170
2171         if (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
2172                         freelist, counters,
2173                         new.freelist, new.counters,
2174                         "acquire_slab"))
2175                 return NULL;
2176
2177         remove_partial(n, slab);
2178         WARN_ON(!freelist);
2179         return freelist;
2180 }
2181
2182 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2183 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain);
2184 #else
2185 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2186                                    int drain) { }
2187 #endif
2188 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags);
2189
2190 /*
2191  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2192  */
2193 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2194                               struct partial_context *pc)
2195 {
2196         struct slab *slab, *slab2;
2197         void *object = NULL;
2198         unsigned long flags;
2199         unsigned int partial_slabs = 0;
2200
2201         /*
2202          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2203          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2204          * partial slab and there is none available then get_partial()
2205          * will return NULL.
2206          */
2207         if (!n || !n->nr_partial)
2208                 return NULL;
2209
2210         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2211         list_for_each_entry_safe(slab, slab2, &n->partial, slab_list) {
2212                 void *t;
2213
2214                 if (!pfmemalloc_match(slab, pc->flags))
2215                         continue;
2216
2217                 if (kmem_cache_debug(s)) {
2218                         object = alloc_single_from_partial(s, n, slab,
2219                                                         pc->orig_size);
2220                         if (object)
2221                                 break;
2222                         continue;
2223                 }
2224
2225                 t = acquire_slab(s, n, slab, object == NULL);
2226                 if (!t)
2227                         break;
2228
2229                 if (!object) {
2230                         *pc->slab = slab;
2231                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2232                         object = t;
2233                 } else {
2234                         put_cpu_partial(s, slab, 0);
2235                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2236                         partial_slabs++;
2237                 }
2238 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2239                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2240                         || partial_slabs > s->cpu_partial_slabs / 2)
2241                         break;
2242 #else
2243                 break;
2244 #endif
2245
2246         }
2247         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2248         return object;
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Get a slab from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2253  */
2254 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, struct partial_context *pc)
2255 {
2256 #ifdef CONFIG_NUMA
2257         struct zonelist *zonelist;
2258         struct zoneref *z;
2259         struct zone *zone;
2260         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(pc->flags);
2261         void *object;
2262         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2263
2264         /*
2265          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2266          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2267          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2268          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2269          *
2270          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2271          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2272          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2273          * from other nodes and filled up.
2274          *
2275          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2276          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2277          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2278          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2279          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2280          * with available objects.
2281          */
2282         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2283                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2284                 return NULL;
2285
2286         do {
2287                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2288                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), pc->flags);
2289                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2290                         struct kmem_cache_node *n;
2291
2292                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2293
2294                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, pc->flags) &&
2295                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2296                                 object = get_partial_node(s, n, pc);
2297                                 if (object) {
2298                                         /*
2299                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2300                                          * here - if mems_allowed was updated in
2301                                          * parallel, that was a harmless race
2302                                          * between allocation and the cpuset
2303                                          * update
2304                                          */
2305                                         return object;
2306                                 }
2307                         }
2308                 }
2309         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2310 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2311         return NULL;
2312 }
2313
2314 /*
2315  * Get a partial slab, lock it and return it.
2316  */
2317 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, int node, struct partial_context *pc)
2318 {
2319         void *object;
2320         int searchnode = node;
2321
2322         if (node == NUMA_NO_NODE)
2323                 searchnode = numa_mem_id();
2324
2325         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), pc);
2326         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2327                 return object;
2328
2329         return get_any_partial(s, pc);
2330 }
2331
2332 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2333 /*
2334  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2335  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2336  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2337  */
2338 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2339 #else
2340 /*
2341  * No preemption supported therefore also no need to check for
2342  * different cpus.
2343  */
2344 #define TID_STEP 1
2345 #endif
2346
2347 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2348 {
2349         return tid + TID_STEP;
2350 }
2351
2352 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2353 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2354 {
2355         return tid % TID_STEP;
2356 }
2357
2358 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2359 {
2360         return tid / TID_STEP;
2361 }
2362 #endif
2363
2364 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2365 {
2366         return cpu;
2367 }
2368
2369 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2370                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2371 {
2372 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2373         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2374
2375         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2376
2377 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2378         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2379                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2380                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2381         else
2382 #endif
2383         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2384                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2385                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2386         else
2387                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2388                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2389 #endif
2390         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2391 }
2392
2393 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2394 {
2395         int cpu;
2396         struct kmem_cache_cpu *c;
2397
2398         for_each_possible_cpu(cpu) {
2399                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2400                 local_lock_init(&c->lock);
2401                 c->tid = init_tid(cpu);
2402         }
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with slab's freelist,
2407  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2408  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2409  * by the caller.
2410  */
2411 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2412                             void *freelist)
2413 {
2414         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE, M_FULL_NOLIST };
2415         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
2416         int free_delta = 0;
2417         enum slab_modes mode = M_NONE;
2418         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2419         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2420         unsigned long flags = 0;
2421         struct slab new;
2422         struct slab old;
2423
2424         if (slab->freelist) {
2425                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2426                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2427         }
2428
2429         /*
2430          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2431          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2432          */
2433         freelist_tail = NULL;
2434         freelist_iter = freelist;
2435         while (freelist_iter) {
2436                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2437
2438                 /*
2439                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2440                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2441                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2442                  */
2443                 if (freelist_corrupted(s, slab, &freelist_iter, nextfree))
2444                         break;
2445
2446                 freelist_tail = freelist_iter;
2447                 free_delta++;
2448
2449                 freelist_iter = nextfree;
2450         }
2451
2452         /*
2453          * Stage two: Unfreeze the slab while splicing the per-cpu
2454          * freelist to the head of slab's freelist.
2455          *
2456          * Ensure that the slab is unfrozen while the list presence
2457          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2458          *
2459          * We first perform cmpxchg holding lock and insert to list
2460          * when it succeed. If there is mismatch then the slab is not
2461          * unfrozen and number of objects in the slab may have changed.
2462          * Then release lock and retry cmpxchg again.
2463          */
2464 redo:
2465
2466         old.freelist = READ_ONCE(slab->freelist);
2467         old.counters = READ_ONCE(slab->counters);
2468         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2469
2470         /* Determine target state of the slab */
2471         new.counters = old.counters;
2472         if (freelist_tail) {
2473                 new.inuse -= free_delta;
2474                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2475                 new.freelist = freelist;
2476         } else
2477                 new.freelist = old.freelist;
2478
2479         new.frozen = 0;
2480
2481         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial) {
2482                 mode = M_FREE;
2483         } else if (new.freelist) {
2484                 mode = M_PARTIAL;
2485                 /*
2486                  * Taking the spinlock removes the possibility that
2487                  * acquire_slab() will see a slab that is frozen
2488                  */
2489                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2490         } else if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER)) {
2491                 mode = M_FULL;
2492                 /*
2493                  * This also ensures that the scanning of full
2494                  * slabs from diagnostic functions will not see
2495                  * any frozen slabs.
2496                  */
2497                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2498         } else {
2499                 mode = M_FULL_NOLIST;
2500         }
2501
2502
2503         if (!cmpxchg_double_slab(s, slab,
2504                                 old.freelist, old.counters,
2505                                 new.freelist, new.counters,
2506                                 "unfreezing slab")) {
2507                 if (mode == M_PARTIAL || mode == M_FULL)
2508                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2509                 goto redo;
2510         }
2511
2512
2513         if (mode == M_PARTIAL) {
2514                 add_partial(n, slab, tail);
2515                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2516                 stat(s, tail);
2517         } else if (mode == M_FREE) {
2518                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2519                 discard_slab(s, slab);
2520                 stat(s, FREE_SLAB);
2521         } else if (mode == M_FULL) {
2522                 add_full(s, n, slab);
2523                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2524                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2525         } else if (mode == M_FULL_NOLIST) {
2526                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2527         }
2528 }
2529
2530 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2531 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct slab *partial_slab)
2532 {
2533         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2534         struct slab *slab, *slab_to_discard = NULL;
2535         unsigned long flags = 0;
2536
2537         while (partial_slab) {
2538                 struct slab new;
2539                 struct slab old;
2540
2541                 slab = partial_slab;
2542                 partial_slab = slab->next;
2543
2544                 n2 = get_node(s, slab_nid(slab));
2545                 if (n != n2) {
2546                         if (n)
2547                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2548
2549                         n = n2;
2550                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2551                 }
2552
2553                 do {
2554
2555                         old.freelist = slab->freelist;
2556                         old.counters = slab->counters;
2557                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2558
2559                         new.counters = old.counters;
2560                         new.freelist = old.freelist;
2561
2562                         new.frozen = 0;
2563
2564                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
2565                                 old.freelist, old.counters,
2566                                 new.freelist, new.counters,
2567                                 "unfreezing slab"));
2568
2569                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2570                         slab->next = slab_to_discard;
2571                         slab_to_discard = slab;
2572                 } else {
2573                         add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2574                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2575                 }
2576         }
2577
2578         if (n)
2579                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2580
2581         while (slab_to_discard) {
2582                 slab = slab_to_discard;
2583                 slab_to_discard = slab_to_discard->next;
2584
2585                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2586                 discard_slab(s, slab);
2587                 stat(s, FREE_SLAB);
2588         }
2589 }
2590
2591 /*
2592  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2593  */
2594 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2595 {
2596         struct slab *partial_slab;
2597         unsigned long flags;
2598
2599         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2600         partial_slab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2601         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2602         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2603
2604         if (partial_slab)
2605                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2606 }
2607
2608 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2609                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2610 {
2611         struct slab *partial_slab;
2612
2613         partial_slab = slub_percpu_partial(c);
2614         c->partial = NULL;
2615
2616         if (partial_slab)
2617                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Put a slab that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2622  * partial slab slot if available.
2623  *
2624  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2625  * per node partial list.
2626  */
2627 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain)
2628 {
2629         struct slab *oldslab;
2630         struct slab *slab_to_unfreeze = NULL;
2631         unsigned long flags;
2632         int slabs = 0;
2633
2634         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2635
2636         oldslab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2637
2638         if (oldslab) {
2639                 if (drain && oldslab->slabs >= s->cpu_partial_slabs) {
2640                         /*
2641                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2642                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2643                          * outside of the critical section.
2644                          */
2645                         slab_to_unfreeze = oldslab;
2646                         oldslab = NULL;
2647                 } else {
2648                         slabs = oldslab->slabs;
2649                 }
2650         }
2651
2652         slabs++;
2653
2654         slab->slabs = slabs;
2655         slab->next = oldslab;
2656
2657         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, slab);
2658
2659         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2660
2661         if (slab_to_unfreeze) {
2662                 __unfreeze_partials(s, slab_to_unfreeze);
2663                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2664         }
2665 }
2666
2667 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2668
2669 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2670 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2671                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2672
2673 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2674
2675 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2676 {
2677         unsigned long flags;
2678         struct slab *slab;
2679         void *freelist;
2680
2681         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2682
2683         slab = c->slab;
2684         freelist = c->freelist;
2685
2686         c->slab = NULL;
2687         c->freelist = NULL;
2688         c->tid = next_tid(c->tid);
2689
2690         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2691
2692         if (slab) {
2693                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2694                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2695         }
2696 }
2697
2698 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2699 {
2700         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2701         void *freelist = c->freelist;
2702         struct slab *slab = c->slab;
2703
2704         c->slab = NULL;
2705         c->freelist = NULL;
2706         c->tid = next_tid(c->tid);
2707
2708         if (slab) {
2709                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2710                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2711         }
2712
2713         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2714 }
2715
2716 struct slub_flush_work {
2717         struct work_struct work;
2718         struct kmem_cache *s;
2719         bool skip;
2720 };
2721
2722 /*
2723  * Flush cpu slab.
2724  *
2725  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2726  */
2727 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2728 {
2729         struct kmem_cache *s;
2730         struct kmem_cache_cpu *c;
2731         struct slub_flush_work *sfw;
2732
2733         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2734
2735         s = sfw->s;
2736         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2737
2738         if (c->slab)
2739                 flush_slab(s, c);
2740
2741         unfreeze_partials(s);
2742 }
2743
2744 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2745 {
2746         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2747
2748         return c->slab || slub_percpu_partial(c);
2749 }
2750
2751 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2752 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2753
2754 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2755 {
2756         struct slub_flush_work *sfw;
2757         unsigned int cpu;
2758
2759         lockdep_assert_cpus_held();
2760         mutex_lock(&flush_lock);
2761
2762         for_each_online_cpu(cpu) {
2763                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2764                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2765                         sfw->skip = true;
2766                         continue;
2767                 }
2768                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2769                 sfw->skip = false;
2770                 sfw->s = s;
2771                 queue_work_on(cpu, flushwq, &sfw->work);
2772         }
2773
2774         for_each_online_cpu(cpu) {
2775                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2776                 if (sfw->skip)
2777                         continue;
2778                 flush_work(&sfw->work);
2779         }
2780
2781         mutex_unlock(&flush_lock);
2782 }
2783
2784 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2785 {
2786         cpus_read_lock();
2787         flush_all_cpus_locked(s);
2788         cpus_read_unlock();
2789 }
2790
2791 /*
2792  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2793  * necessary.
2794  */
2795 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2796 {
2797         struct kmem_cache *s;
2798
2799         mutex_lock(&slab_mutex);
2800         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2801                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2802         mutex_unlock(&slab_mutex);
2803         return 0;
2804 }
2805
2806 /*
2807  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2808  * locality expectations.
2809  */
2810 static inline int node_match(struct slab *slab, int node)
2811 {
2812 #ifdef CONFIG_NUMA
2813         if (node != NUMA_NO_NODE && slab_nid(slab) != node)
2814                 return 0;
2815 #endif
2816         return 1;
2817 }
2818
2819 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2820 static int count_free(struct slab *slab)
2821 {
2822         return slab->objects - slab->inuse;
2823 }
2824
2825 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2826 {
2827         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2828 }
2829
2830 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
2831 static noinline void free_debug_processing(
2832         struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2833         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
2834         unsigned long addr)
2835 {
2836         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
2837         struct slab *slab_free = NULL;
2838         void *object = head;
2839         int cnt = 0;
2840         unsigned long flags;
2841         bool checks_ok = false;
2842         depot_stack_handle_t handle = 0;
2843
2844         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
2845                 handle = set_track_prepare();
2846
2847         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2848
2849         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2850                 if (!check_slab(s, slab))
2851                         goto out;
2852         }
2853
2854         if (slab->inuse < bulk_cnt) {
2855                 slab_err(s, slab, "Slab has %d allocated objects but %d are to be freed\n",
2856                          slab->inuse, bulk_cnt);
2857                 goto out;
2858         }
2859
2860 next_object:
2861
2862         if (++cnt > bulk_cnt)
2863                 goto out_cnt;
2864
2865         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2866                 if (!free_consistency_checks(s, slab, object, addr))
2867                         goto out;
2868         }
2869
2870         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
2871                 set_track_update(s, object, TRACK_FREE, addr, handle);
2872         trace(s, slab, object, 0);
2873         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
2874         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
2875
2876         /* Reached end of constructed freelist yet? */
2877         if (object != tail) {
2878                 object = get_freepointer(s, object);
2879                 goto next_object;
2880         }
2881         checks_ok = true;
2882
2883 out_cnt:
2884         if (cnt != bulk_cnt)
2885                 slab_err(s, slab, "Bulk free expected %d objects but found %d\n",
2886                          bulk_cnt, cnt);
2887
2888 out:
2889         if (checks_ok) {
2890                 void *prior = slab->freelist;
2891
2892                 /* Perform the actual freeing while we still hold the locks */
2893                 slab->inuse -= cnt;
2894                 set_freepointer(s, tail, prior);
2895                 slab->freelist = head;
2896
2897                 /*
2898                  * If the slab is empty, and node's partial list is full,
2899                  * it should be discarded anyway no matter it's on full or
2900                  * partial list.
2901                  */
2902                 if (slab->inuse == 0 && n->nr_partial >= s->min_partial)
2903                         slab_free = slab;
2904
2905                 if (!prior) {
2906                         /* was on full list */
2907                         remove_full(s, n, slab);
2908                         if (!slab_free) {
2909                                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2910                                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2911                         }
2912                 } else if (slab_free) {
2913                         remove_partial(n, slab);
2914                         stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2915                 }
2916         }
2917
2918         if (slab_free) {
2919                 /*
2920                  * Update the counters while still holding n->list_lock to
2921                  * prevent spurious validation warnings
2922                  */
2923                 dec_slabs_node(s, slab_nid(slab_free), slab_free->objects);
2924         }
2925
2926         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2927
2928         if (!checks_ok)
2929                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
2930
2931         if (slab_free) {
2932                 stat(s, FREE_SLAB);
2933                 free_slab(s, slab_free);
2934         }
2935 }
2936 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2937
2938 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2939 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2940                                         int (*get_count)(struct slab *))
2941 {
2942         unsigned long flags;
2943         unsigned long x = 0;
2944         struct slab *slab;
2945
2946         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2947         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
2948                 x += get_count(slab);
2949         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2950         return x;
2951 }
2952 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2953
2954 static noinline void
2955 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2956 {
2957 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2958         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2959                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2960         int node;
2961         struct kmem_cache_node *n;
2962
2963         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2964                 return;
2965
2966         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2967                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2968         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2969                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2970                 oo_order(s->min));
2971
2972         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2973                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2974                         s->name);
2975
2976         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2977                 unsigned long nr_slabs;
2978                 unsigned long nr_objs;
2979                 unsigned long nr_free;
2980
2981                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2982                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2983                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2984
2985                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2986                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2987         }
2988 #endif
2989 }
2990
2991 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags)
2992 {
2993         if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab)))
2994                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2995
2996         return true;
2997 }
2998
2999 /*
3000  * Check the slab->freelist and either transfer the freelist to the
3001  * per cpu freelist or deactivate the slab.
3002  *
3003  * The slab is still frozen if the return value is not NULL.
3004  *
3005  * If this function returns NULL then the slab has been unfrozen.
3006  */
3007 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
3008 {
3009         struct slab new;
3010         unsigned long counters;
3011         void *freelist;
3012
3013         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3014
3015         do {
3016                 freelist = slab->freelist;
3017                 counters = slab->counters;
3018
3019                 new.counters = counters;
3020                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
3021
3022                 new.inuse = slab->objects;
3023                 new.frozen = freelist != NULL;
3024
3025         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
3026                 freelist, counters,
3027                 NULL, new.counters,
3028                 "get_freelist"));
3029
3030         return freelist;
3031 }
3032
3033 /*
3034  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
3035  * debugging duties.
3036  *
3037  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
3038  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
3039  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
3040  *
3041  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
3042  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
3043  * rest of the freelist to the lockless freelist.
3044  *
3045  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
3046  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
3047  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
3048  *
3049  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
3050  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
3051  */
3052 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3053                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3054 {
3055         void *freelist;
3056         struct slab *slab;
3057         unsigned long flags;
3058         struct partial_context pc;
3059
3060         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
3061
3062 reread_slab:
3063
3064         slab = READ_ONCE(c->slab);
3065         if (!slab) {
3066                 /*
3067                  * if the node is not online or has no normal memory, just
3068                  * ignore the node constraint
3069                  */
3070                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
3071                              !node_isset(node, slab_nodes)))
3072                         node = NUMA_NO_NODE;
3073                 goto new_slab;
3074         }
3075 redo:
3076
3077         if (unlikely(!node_match(slab, node))) {
3078                 /*
3079                  * same as above but node_match() being false already
3080                  * implies node != NUMA_NO_NODE
3081                  */
3082                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
3083                         node = NUMA_NO_NODE;
3084                 } else {
3085                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
3086                         goto deactivate_slab;
3087                 }
3088         }
3089
3090         /*
3091          * By rights, we should be searching for a slab page that was
3092          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
3093          * information when the page leaves the per-cpu allocator
3094          */
3095         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags)))
3096                 goto deactivate_slab;
3097
3098         /* must check again c->slab in case we got preempted and it changed */
3099         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3100         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3101                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3102                 goto reread_slab;
3103         }
3104         freelist = c->freelist;
3105         if (freelist)
3106                 goto load_freelist;
3107
3108         freelist = get_freelist(s, slab);
3109
3110         if (!freelist) {
3111                 c->slab = NULL;
3112                 c->tid = next_tid(c->tid);
3113                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3114                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
3115                 goto new_slab;
3116         }
3117
3118         stat(s, ALLOC_REFILL);
3119
3120 load_freelist:
3121
3122         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3123
3124         /*
3125          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
3126          * slab is pointing to the slab from which the objects are obtained.
3127          * That slab must be frozen for per cpu allocations to work.
3128          */
3129         VM_BUG_ON(!c->slab->frozen);
3130         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
3131         c->tid = next_tid(c->tid);
3132         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3133         return freelist;
3134
3135 deactivate_slab:
3136
3137         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3138         if (slab != c->slab) {
3139                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3140                 goto reread_slab;
3141         }
3142         freelist = c->freelist;
3143         c->slab = NULL;
3144         c->freelist = NULL;
3145         c->tid = next_tid(c->tid);
3146         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3147         deactivate_slab(s, slab, freelist);
3148
3149 new_slab:
3150
3151         if (slub_percpu_partial(c)) {
3152                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3153                 if (unlikely(c->slab)) {
3154                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3155                         goto reread_slab;
3156                 }
3157                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
3158                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3159                         /* we were preempted and partial list got empty */
3160                         goto new_objects;
3161                 }
3162
3163                 slab = c->slab = slub_percpu_partial(c);
3164                 slub_set_percpu_partial(c, slab);
3165                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3166                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
3167                 goto redo;
3168         }
3169
3170 new_objects:
3171
3172         pc.flags = gfpflags;
3173         pc.slab = &slab;
3174         pc.orig_size = orig_size;
3175         freelist = get_partial(s, node, &pc);
3176         if (freelist)
3177                 goto check_new_slab;
3178
3179         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3180         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3181         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3182
3183         if (unlikely(!slab)) {
3184                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3185                 return NULL;
3186         }
3187
3188         stat(s, ALLOC_SLAB);
3189
3190         if (kmem_cache_debug(s)) {
3191                 freelist = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3192
3193                 if (unlikely(!freelist))
3194                         goto new_objects;
3195
3196                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3197                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3198
3199                 return freelist;
3200         }
3201
3202         /*
3203          * No other reference to the slab yet so we can
3204          * muck around with it freely without cmpxchg
3205          */
3206         freelist = slab->freelist;
3207         slab->freelist = NULL;
3208         slab->inuse = slab->objects;
3209         slab->frozen = 1;
3210
3211         inc_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
3212
3213 check_new_slab:
3214
3215         if (kmem_cache_debug(s)) {
3216                 /*
3217                  * For debug caches here we had to go through
3218                  * alloc_single_from_partial() so just store the tracking info
3219                  * and return the object
3220                  */
3221                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3222                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3223
3224                 return freelist;
3225         }
3226
3227         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags))) {
3228                 /*
3229                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3230                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3231                  */
3232                 deactivate_slab(s, slab, get_freepointer(s, freelist));
3233                 return freelist;
3234         }
3235
3236 retry_load_slab:
3237
3238         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3239         if (unlikely(c->slab)) {
3240                 void *flush_freelist = c->freelist;
3241                 struct slab *flush_slab = c->slab;
3242
3243                 c->slab = NULL;
3244                 c->freelist = NULL;
3245                 c->tid = next_tid(c->tid);
3246
3247                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3248
3249                 deactivate_slab(s, flush_slab, flush_freelist);
3250
3251                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3252
3253                 goto retry_load_slab;
3254         }
3255         c->slab = slab;
3256
3257         goto load_freelist;
3258 }
3259
3260 /*
3261  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3262  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3263  * pointer.
3264  */
3265 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3266                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3267 {
3268         void *p;
3269
3270 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3271         /*
3272          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3273          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3274          * pointer.
3275          */
3276         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3277 #endif
3278
3279         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3280 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3281         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3282 #endif
3283         return p;
3284 }
3285
3286 /*
3287  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3288  * zeroing out freelist pointer.
3289  */
3290 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3291                                                    void *obj)
3292 {
3293         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3294                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3295                         0, sizeof(void *));
3296 }
3297
3298 /*
3299  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3300  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3301  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3302  *
3303  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3304  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3305  *
3306  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3307  */
3308 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3309                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3310 {
3311         void *object;
3312         struct kmem_cache_cpu *c;
3313         struct slab *slab;
3314         unsigned long tid;
3315         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3316         bool init = false;
3317
3318         s = slab_pre_alloc_hook(s, lru, &objcg, 1, gfpflags);
3319         if (!s)
3320                 return NULL;
3321
3322         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3323         if (unlikely(object))
3324                 goto out;
3325
3326 redo:
3327         /*
3328          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3329          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3330          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3331          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3332          *
3333          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3334          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3335          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3336          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3337          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3338          */
3339         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3340         tid = READ_ONCE(c->tid);
3341
3342         /*
3343          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3344          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3345          * on c to guarantee that object and slab associated with previous tid
3346          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3347          * slab could be one associated with next tid and our alloc/free
3348          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3349          */
3350         barrier();
3351
3352         /*
3353          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3354          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3355          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3356          * linked list in between.
3357          */
3358
3359         object = c->freelist;
3360         slab = c->slab;
3361
3362         if (!USE_LOCKLESS_FAST_PATH() ||
3363             unlikely(!object || !slab || !node_match(slab, node))) {
3364                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3365         } else {
3366                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3367
3368                 /*
3369                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3370                  * operation and if we are on the right processor.
3371                  *
3372                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3373                  * semantics!)
3374                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3375                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3376                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3377                  *
3378                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3379                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3380                  * other cpus.
3381                  */
3382                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3383                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3384                                 object, tid,
3385                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3386
3387                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3388                         goto redo;
3389                 }
3390                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3391                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3392         }
3393
3394         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3395         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3396
3397 out:
3398         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
3399
3400         return object;
3401 }
3402
3403 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3404                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3405 {
3406         return slab_alloc_node(s, lru, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3407 }
3408
3409 static __always_inline
3410 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3411                              gfp_t gfpflags)
3412 {
3413         void *ret = slab_alloc(s, lru, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3414
3415         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, NUMA_NO_NODE);
3416
3417         return ret;
3418 }
3419
3420 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3421 {
3422         return __kmem_cache_alloc_lru(s, NULL, gfpflags);
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3425
3426 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3427                            gfp_t gfpflags)
3428 {
3429         return __kmem_cache_alloc_lru(s, lru, gfpflags);
3430 }
3431 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3432
3433 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
3434                               int node, size_t orig_size,
3435                               unsigned long caller)
3436 {
3437         return slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node,
3438                                caller, orig_size);
3439 }
3440
3441 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3442 {
3443         void *ret = slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3444
3445         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, node);
3446
3447         return ret;
3448 }
3449 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3450
3451 /*
3452  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3453  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3454  *
3455  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3456  * lock and free the item. If there is no additional partial slab
3457  * handling required then we can return immediately.
3458  */
3459 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3460                         void *head, void *tail, int cnt,
3461                         unsigned long addr)
3462
3463 {
3464         void *prior;
3465         int was_frozen;
3466         struct slab new;
3467         unsigned long counters;
3468         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3469         unsigned long flags;
3470
3471         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3472
3473         if (kfence_free(head))
3474                 return;
3475
3476         if (kmem_cache_debug(s)) {
3477                 free_debug_processing(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3478                 return;
3479         }
3480
3481         do {
3482                 if (unlikely(n)) {
3483                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3484                         n = NULL;
3485                 }
3486                 prior = slab->freelist;
3487                 counters = slab->counters;
3488                 set_freepointer(s, tail, prior);
3489                 new.counters = counters;
3490                 was_frozen = new.frozen;
3491                 new.inuse -= cnt;
3492                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3493
3494                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3495
3496                                 /*
3497                                  * Slab was on no list before and will be
3498                                  * partially empty
3499                                  * We can defer the list move and instead
3500                                  * freeze it.
3501                                  */
3502                                 new.frozen = 1;
3503
3504                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3505
3506                                 n = get_node(s, slab_nid(slab));
3507                                 /*
3508                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3509                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3510                                  * drop the list_lock without any processing.
3511                                  *
3512                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3513                                  * other processors updating the list of slabs.
3514                                  */
3515                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3516
3517                         }
3518                 }
3519
3520         } while (!cmpxchg_double_slab(s, slab,
3521                 prior, counters,
3522                 head, new.counters,
3523                 "__slab_free"));
3524
3525         if (likely(!n)) {
3526
3527                 if (likely(was_frozen)) {
3528                         /*
3529                          * The list lock was not taken therefore no list
3530                          * activity can be necessary.
3531                          */
3532                         stat(s, FREE_FROZEN);
3533                 } else if (new.frozen) {
3534                         /*
3535                          * If we just froze the slab then put it onto the
3536                          * per cpu partial list.
3537                          */
3538                         put_cpu_partial(s, slab, 1);
3539                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3540                 }
3541
3542                 return;
3543         }
3544
3545         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3546                 goto slab_empty;
3547
3548         /*
3549          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3550          * then add it.
3551          */
3552         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3553                 remove_full(s, n, slab);
3554                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3555                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3556         }
3557         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3558         return;
3559
3560 slab_empty:
3561         if (prior) {
3562                 /*
3563                  * Slab on the partial list.
3564                  */
3565                 remove_partial(n, slab);
3566                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3567         } else {
3568                 /* Slab must be on the full list */
3569                 remove_full(s, n, slab);
3570         }
3571
3572         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3573         stat(s, FREE_SLAB);
3574         discard_slab(s, slab);
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3579  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3580  *
3581  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3582  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3583  * the item before.
3584  *
3585  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3586  * with all sorts of special processing.
3587  *
3588  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3589  * same slab) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3590  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3591  */
3592 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3593                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3594                                 int cnt, unsigned long addr)
3595 {
3596         void *tail_obj = tail ? : head;
3597         struct kmem_cache_cpu *c;
3598         unsigned long tid;
3599         void **freelist;
3600
3601 redo:
3602         /*
3603          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3604          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3605          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3606          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3607          */
3608         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3609         tid = READ_ONCE(c->tid);
3610
3611         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3612         barrier();
3613
3614         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3615                 __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3616                 return;
3617         }
3618
3619         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH()) {
3620                 freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3621
3622                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3623
3624                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3625                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3626                                 freelist, tid,
3627                                 head, next_tid(tid)))) {
3628
3629                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3630                         goto redo;
3631                 }
3632         } else {
3633                 /* Update the free list under the local lock */
3634                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3635                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3636                 if (unlikely(slab != c->slab)) {
3637                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3638                         goto redo;
3639                 }
3640                 tid = c->tid;
3641                 freelist = c->freelist;
3642
3643                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3644                 c->freelist = head;
3645                 c->tid = next_tid(tid);
3646
3647                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3648         }
3649         stat(s, FREE_FASTPATH);
3650 }
3651
3652 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3653                                       void *head, void *tail, void **p, int cnt,
3654                                       unsigned long addr)
3655 {
3656         memcg_slab_free_hook(s, slab, p, cnt);
3657         /*
3658          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3659          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3660          */
3661         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3662                 do_slab_free(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3663 }
3664
3665 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3666 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3667 {
3668         do_slab_free(cache, virt_to_slab(x), x, NULL, 1, addr);
3669 }
3670 #endif
3671
3672 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x, unsigned long caller)
3673 {
3674         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, caller);
3675 }
3676
3677 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3678 {
3679         s = cache_from_obj(s, x);
3680         if (!s)
3681                 return;
3682         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s);
3683         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, _RET_IP_);
3684 }
3685 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3686
3687 struct detached_freelist {
3688         struct slab *slab;
3689         void *tail;
3690         void *freelist;
3691         int cnt;
3692         struct kmem_cache *s;
3693 };
3694
3695 /*
3696  * This function progressively scans the array with free objects (with
3697  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3698  * slab.  It builds a detached freelist directly within the given
3699  * slab/objects.  This can happen without any need for
3700  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3701  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3702  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3703  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3704  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3705  * to performance reasons.
3706  */
3707 static inline
3708 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3709                             void **p, struct detached_freelist *df)
3710 {
3711         int lookahead = 3;
3712         void *object;
3713         struct folio *folio;
3714         size_t same;
3715
3716         object = p[--size];
3717         folio = virt_to_folio(object);
3718         if (!s) {
3719                 /* Handle kalloc'ed objects */
3720                 if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
3721                         free_large_kmalloc(folio, object);
3722                         df->slab = NULL;
3723                         return size;
3724                 }
3725                 /* Derive kmem_cache from object */
3726                 df->slab = folio_slab(folio);
3727                 df->s = df->slab->slab_cache;
3728         } else {
3729                 df->slab = folio_slab(folio);
3730                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3731         }
3732
3733         /* Start new detached freelist */
3734         df->tail = object;
3735         df->freelist = object;
3736         df->cnt = 1;
3737
3738         if (is_kfence_address(object))
3739                 return size;
3740
3741         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3742
3743         same = size;
3744         while (size) {
3745                 object = p[--size];
3746                 /* df->slab is always set at this point */
3747                 if (df->slab == virt_to_slab(object)) {
3748                         /* Opportunity build freelist */
3749                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3750                         df->freelist = object;
3751                         df->cnt++;
3752                         same--;
3753                         if (size != same)
3754                                 swap(p[size], p[same]);
3755                         continue;
3756                 }
3757
3758                 /* Limit look ahead search */
3759                 if (!--lookahead)
3760                         break;
3761         }
3762
3763         return same;
3764 }
3765
3766 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3767 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3768 {
3769         if (!size)
3770                 return;
3771
3772         do {
3773                 struct detached_freelist df;
3774
3775                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3776                 if (!df.slab)
3777                         continue;
3778
3779                 slab_free(df.s, df.slab, df.freelist, df.tail, &p[size], df.cnt,
3780                           _RET_IP_);
3781         } while (likely(size));
3782 }
3783 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3784
3785 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3786 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3787                           void **p)
3788 {
3789         struct kmem_cache_cpu *c;
3790         int i;
3791         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3792
3793         /* memcg and kmem_cache debug support */
3794         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3795         if (unlikely(!s))
3796                 return false;
3797         /*
3798          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3799          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3800          * handlers invoking normal fastpath.
3801          */
3802         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3803         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3804
3805         for (i = 0; i < size; i++) {
3806                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3807
3808                 if (unlikely(object)) {
3809                         p[i] = object;
3810                         continue;
3811                 }
3812
3813                 object = c->freelist;
3814                 if (unlikely(!object)) {
3815                         /*
3816                          * We may have removed an object from c->freelist using
3817                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3818                          * c->tid has not been bumped yet.
3819                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3820                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3821                          */
3822                         c->tid = next_tid(c->tid);
3823
3824                         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3825
3826                         /*
3827                          * Invoking slow path likely have side-effect
3828                          * of re-populating per CPU c->freelist
3829                          */
3830                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3831                                             _RET_IP_, c, s->object_size);
3832                         if (unlikely(!p[i]))
3833                                 goto error;
3834
3835                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3836                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3837
3838                         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3839
3840                         continue; /* goto for-loop */
3841                 }
3842                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3843                 p[i] = object;
3844                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3845         }
3846         c->tid = next_tid(c->tid);
3847         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3848         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3849
3850         /*
3851          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3852          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3853          */
3854         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3855                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3856         return i;
3857 error:
3858         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3859         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3860         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3861         return 0;
3862 }
3863 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3864
3865
3866 /*
3867  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3868  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3869  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3870  * another.
3871  *
3872  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3873  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3874  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3875  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3876  * locking overhead.
3877  */
3878
3879 /*
3880  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3881  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3882  * and increases the number of allocations possible without having to
3883  * take the list_lock.
3884  */
3885 static unsigned int slub_min_order;
3886 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3887 static unsigned int slub_min_objects;
3888
3889 /*
3890  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3891  *
3892  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3893  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3894  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3895  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3896  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3897  * would be wasted.
3898  *
3899  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3900  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3901  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3902  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3903  *
3904  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3905  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3906  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3907  * of space in favor of a small page order.
3908  *
3909  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3910  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3911  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3912  * the smallest order which will fit the object.
3913  */
3914 static inline unsigned int calc_slab_order(unsigned int size,
3915                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3916                 unsigned int fract_leftover)
3917 {
3918         unsigned int min_order = slub_min_order;
3919         unsigned int order;
3920
3921         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3922                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3923
3924         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3925                         order <= max_order; order++) {
3926
3927                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3928                 unsigned int rem;
3929
3930                 rem = slab_size % size;
3931
3932                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3933                         break;
3934         }
3935
3936         return order;
3937 }
3938
3939 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3940 {
3941         unsigned int order;
3942         unsigned int min_objects;
3943         unsigned int max_objects;
3944         unsigned int nr_cpus;
3945
3946         /*
3947          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3948          * works by first attempting to generate a layout with
3949          * the best configuration and backing off gradually.
3950          *
3951          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3952          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3953          */
3954         min_objects = slub_min_objects;
3955         if (!min_objects) {
3956                 /*
3957                  * Some architectures will only update present cpus when
3958                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3959                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3960                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3961                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3962                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3963                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3964                  */
3965                 nr_cpus = num_present_cpus();
3966                 if (nr_cpus <= 1)
3967                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3968                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3969         }
3970         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3971         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3972
3973         while (min_objects > 1) {
3974                 unsigned int fraction;
3975
3976                 fraction = 16;
3977                 while (fraction >= 4) {
3978                         order = calc_slab_order(size, min_objects,
3979                                         slub_max_order, fraction);
3980                         if (order <= slub_max_order)
3981                                 return order;
3982                         fraction /= 2;
3983                 }
3984                 min_objects--;
3985         }
3986
3987         /*
3988          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3989          * lets see if we can place a single object there.
3990          */
3991         order = calc_slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3992         if (order <= slub_max_order)
3993                 return order;
3994
3995         /*
3996          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3997          */
3998         order = calc_slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3999         if (order < MAX_ORDER)
4000                 return order;
4001         return -ENOSYS;
4002 }
4003
4004 static void
4005 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
4006 {
4007         n->nr_partial = 0;
4008         spin_lock_init(&n->list_lock);
4009         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
4010 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4011         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
4012         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
4013         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
4014 #endif
4015 }
4016
4017 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4018 {
4019         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
4020                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
4021
4022         /*
4023          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
4024          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
4025          */
4026         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
4027                                      2 * sizeof(void *));
4028
4029         if (!s->cpu_slab)
4030                 return 0;
4031
4032         init_kmem_cache_cpus(s);
4033
4034         return 1;
4035 }
4036
4037 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
4038
4039 /*
4040  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
4041  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
4042  * possible.
4043  *
4044  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
4045  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
4046  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
4047  */
4048 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
4049 {
4050         struct slab *slab;
4051         struct kmem_cache_node *n;
4052
4053         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
4054
4055         slab = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
4056
4057         BUG_ON(!slab);
4058         inc_slabs_node(kmem_cache_node, slab_nid(slab), slab->objects);
4059         if (slab_nid(slab) != node) {
4060                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
4061                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
4062         }
4063
4064         n = slab->freelist;
4065         BUG_ON(!n);
4066 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4067         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
4068         init_tracking(kmem_cache_node, n);
4069 #endif
4070         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
4071         slab->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
4072         slab->inuse = 1;
4073         kmem_cache_node->node[node] = n;
4074         init_kmem_cache_node(n);
4075         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, slab->objects);
4076
4077         /*
4078          * No locks need to be taken here as it has just been
4079          * initialized and there is no concurrent access.
4080          */
4081         __add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
4082 }
4083
4084 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4085 {
4086         int node;
4087         struct kmem_cache_node *n;
4088
4089         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4090                 s->node[node] = NULL;
4091                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
4092         }
4093 }
4094
4095 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
4096 {
4097         cache_random_seq_destroy(s);
4098         free_percpu(s->cpu_slab);
4099         free_kmem_cache_nodes(s);
4100 }
4101
4102 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4103 {
4104         int node;
4105
4106         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
4107                 struct kmem_cache_node *n;
4108
4109                 if (slab_state == DOWN) {
4110                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
4111                         continue;
4112                 }
4113                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
4114                                                 GFP_KERNEL, node);
4115
4116                 if (!n) {
4117                         free_kmem_cache_nodes(s);
4118                         return 0;
4119                 }
4120
4121                 init_kmem_cache_node(n);
4122                 s->node[node] = n;
4123         }
4124         return 1;
4125 }
4126
4127 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
4128 {
4129 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
4130         unsigned int nr_objects;
4131
4132         /*
4133          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4134          * per cpu partial lists of a processor.
4135          *
4136          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4137          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4138          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4139          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4140          *
4141          * For backwards compatibility reasons, this is determined as number
4142          * of objects, even though we now limit maximum number of pages, see
4143          * slub_set_cpu_partial()
4144          */
4145         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4146                 nr_objects = 0;
4147         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4148                 nr_objects = 6;
4149         else if (s->size >= 1024)
4150                 nr_objects = 24;
4151         else if (s->size >= 256)
4152                 nr_objects = 52;
4153         else
4154                 nr_objects = 120;
4155
4156         slub_set_cpu_partial(s, nr_objects);
4157 #endif
4158 }
4159
4160 /*
4161  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4162  * a slab object.
4163  */
4164 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
4165 {
4166         slab_flags_t flags = s->flags;
4167         unsigned int size = s->object_size;
4168         unsigned int order;
4169
4170         /*
4171          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4172          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4173          * the possible location of the free pointer.
4174          */
4175         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4176
4177 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4178         /*
4179          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4180          * the slab may touch the object after free or before allocation
4181          * then we should never poison the object itself.
4182          */
4183         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4184                         !s->ctor)
4185                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4186         else
4187                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4188
4189
4190         /*
4191          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4192          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4193          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4194          */
4195         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4196                 size += sizeof(void *);
4197 #endif
4198
4199         /*
4200          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4201          * by the object and redzoning.
4202          */
4203         s->inuse = size;
4204
4205         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4206             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4207             s->ctor) {
4208                 /*
4209                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4210                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4211                  * kmem_cache_free.
4212                  *
4213                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4214                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4215                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4216                  *
4217                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4218                  * pointer is outside of the object is used in the
4219                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4220                  * longer true, the function needs to be modified.
4221                  */
4222                 s->offset = size;
4223                 size += sizeof(void *);
4224         } else {
4225                 /*
4226                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4227                  * it away from the edges of the object to avoid small
4228                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4229                  */
4230                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4231         }
4232
4233 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4234         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
4235                 /*
4236                  * Need to store information about allocs and frees after
4237                  * the object.
4238                  */
4239                 size += 2 * sizeof(struct track);
4240
4241                 /* Save the original kmalloc request size */
4242                 if (flags & SLAB_KMALLOC)
4243                         size += sizeof(unsigned int);
4244         }
4245 #endif
4246
4247         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4248 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4249         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4250                 /*
4251                  * Add some empty padding so that we can catch
4252                  * overwrites from earlier objects rather than let
4253                  * tracking information or the free pointer be
4254                  * corrupted if a user writes before the start
4255                  * of the object.
4256                  */
4257                 size += sizeof(void *);
4258
4259                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4260                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4261                 size += s->red_left_pad;
4262         }
4263 #endif
4264
4265         /*
4266          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4267          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4268          * each object to conform to the alignment.
4269          */
4270         size = ALIGN(size, s->align);
4271         s->size = size;
4272         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4273         order = calculate_order(size);
4274
4275         if ((int)order < 0)
4276                 return 0;
4277
4278         s->allocflags = 0;
4279         if (order)
4280                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4281
4282         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4283                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4284
4285         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4286                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4287
4288         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4289                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4290
4291         /*
4292          * Determine the number of objects per slab
4293          */
4294         s->oo = oo_make(order, size);
4295         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4296
4297         return !!oo_objects(s->oo);
4298 }
4299
4300 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4301 {
4302         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4303 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4304         s->random = get_random_long();
4305 #endif
4306
4307         if (!calculate_sizes(s))
4308                 goto error;
4309         if (disable_higher_order_debug) {
4310                 /*
4311                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4312                  * order increased.
4313                  */
4314                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4315                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4316                         s->offset = 0;
4317                         if (!calculate_sizes(s))
4318                                 goto error;
4319                 }
4320         }
4321
4322 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4323     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4324         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4325                 /* Enable fast mode */
4326                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4327 #endif
4328
4329         /*
4330          * The larger the object size is, the more slabs we want on the partial
4331          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4332          */
4333         s->min_partial = min_t(unsigned long, MAX_PARTIAL, ilog2(s->size) / 2);
4334         s->min_partial = max_t(unsigned long, MIN_PARTIAL, s->min_partial);
4335
4336         set_cpu_partial(s);
4337
4338 #ifdef CONFIG_NUMA
4339         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4340 #endif
4341
4342         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4343         if (slab_state >= UP) {
4344                 if (init_cache_random_seq(s))
4345                         goto error;
4346         }
4347
4348         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4349                 goto error;
4350
4351         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4352                 return 0;
4353
4354 error:
4355         __kmem_cache_release(s);
4356         return -EINVAL;
4357 }
4358
4359 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
4360                               const char *text)
4361 {
4362 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4363         void *addr = slab_address(slab);
4364         void *p;
4365
4366         slab_err(s, slab, text, s->name);
4367
4368         spin_lock(&object_map_lock);
4369         __fill_map(object_map, s, slab);
4370
4371         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
4372
4373                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map)) {
4374                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4375                         print_tracking(s, p);
4376                 }
4377         }
4378         spin_unlock(&object_map_lock);
4379 #endif
4380 }
4381
4382 /*
4383  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4384  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4385  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4386  */
4387 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4388 {
4389         LIST_HEAD(discard);
4390         struct slab *slab, *h;
4391
4392         BUG_ON(irqs_disabled());
4393         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4394         list_for_each_entry_safe(slab, h, &n->partial, slab_list) {
4395                 if (!slab->inuse) {
4396                         remove_partial(n, slab);
4397                         list_add(&slab->slab_list, &discard);
4398                 } else {
4399                         list_slab_objects(s, slab,
4400                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4401                 }
4402         }
4403         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4404
4405         list_for_each_entry_safe(slab, h, &discard, slab_list)
4406                 discard_slab(s, slab);
4407 }
4408
4409 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4410 {
4411         int node;
4412         struct kmem_cache_node *n;
4413
4414         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4415                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4416                         return false;
4417         return true;
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Release all resources used by a slab cache.
4422  */
4423 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4424 {
4425         int node;
4426         struct kmem_cache_node *n;
4427
4428         flush_all_cpus_locked(s);
4429         /* Attempt to free all objects */
4430         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4431                 free_partial(s, n);
4432                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4433                         return 1;
4434         }
4435         return 0;
4436 }
4437
4438 #ifdef CONFIG_PRINTK
4439 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
4440 {
4441         void *base;
4442         int __maybe_unused i;
4443         unsigned int objnr;
4444         void *objp;
4445         void *objp0;
4446         struct kmem_cache *s = slab->slab_cache;
4447         struct track __maybe_unused *trackp;
4448
4449         kpp->kp_ptr = object;
4450         kpp->kp_slab = slab;
4451         kpp->kp_slab_cache = s;
4452         base = slab_address(slab);
4453         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4454 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4455         objp = restore_red_left(s, objp0);
4456 #else
4457         objp = objp0;
4458 #endif
4459         objnr = obj_to_index(s, slab, objp);
4460         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4461         objp = base + s->size * objnr;
4462         kpp->kp_objp = objp;
4463         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + slab->objects * s->size
4464                          || (objp - base) % s->size) ||
4465             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4466                 return;
4467 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4468         objp = fixup_red_left(s, objp);
4469         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4470         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4471 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
4472         {
4473                 depot_stack_handle_t handle;
4474                 unsigned long *entries;
4475                 unsigned int nr_entries;
4476
4477                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4478                 if (handle) {
4479                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4480                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4481                                 kpp->kp_stack[i] = (void *)entries[i];
4482                 }
4483
4484                 trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4485                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4486                 if (handle) {
4487                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4488                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4489                                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)entries[i];
4490                 }
4491         }
4492 #endif
4493 #endif
4494 }
4495 #endif
4496
4497 /********************************************************************
4498  *              Kmalloc subsystem
4499  *******************************************************************/
4500
4501 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4502 {
4503         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4504
4505         return 1;
4506 }
4507
4508 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4509
4510 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4511 {
4512         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4513         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4514
4515         return 1;
4516 }
4517
4518 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4519
4520 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4521 {
4522         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4523
4524         return 1;
4525 }
4526
4527 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4528
4529 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4530 /*
4531  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4532  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4533  * cache's usercopy region.
4534  *
4535  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4536  * to indicate an error.
4537  */
4538 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4539                          const struct slab *slab, bool to_user)
4540 {
4541         struct kmem_cache *s;
4542         unsigned int offset;
4543         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4544
4545         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4546
4547         /* Find object and usable object size. */
4548         s = slab->slab_cache;
4549
4550         /* Reject impossible pointers. */
4551         if (ptr < slab_address(slab))
4552                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4553                                to_user, 0, n);
4554
4555         /* Find offset within object. */
4556         if (is_kfence)
4557                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4558         else
4559                 offset = (ptr - slab_address(slab)) % s->size;
4560
4561         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4562         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4563                 if (offset < s->red_left_pad)
4564                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4565                                        s->name, to_user, offset, n);
4566                 offset -= s->red_left_pad;
4567         }
4568
4569         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4570         if (offset >= s->useroffset &&
4571             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4572             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4573                 return;
4574
4575         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4576 }
4577 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4578
4579 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4580
4581 /*
4582  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4583  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4584  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4585  *
4586  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4587  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4588  * are freed in them.
4589  */
4590 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4591 {
4592         int node;
4593         int i;
4594         struct kmem_cache_node *n;
4595         struct slab *slab;
4596         struct slab *t;
4597         struct list_head discard;
4598         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4599         unsigned long flags;
4600         int ret = 0;
4601
4602         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4603                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4604                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4605                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4606
4607                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4608
4609                 /*
4610                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4611                  *
4612                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4613                  * list_lock. slab->inuse here is the upper limit.
4614                  */
4615                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &n->partial, slab_list) {
4616                         int free = slab->objects - slab->inuse;
4617
4618                         /* Do not reread slab->inuse */
4619                         barrier();
4620
4621                         /* We do not keep full slabs on the list */
4622                         BUG_ON(free <= 0);
4623
4624                         if (free == slab->objects) {
4625                                 list_move(&slab->slab_list, &discard);
4626                                 n->nr_partial--;
4627                                 dec_slabs_node(s, node, slab->objects);
4628                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4629                                 list_move(&slab->slab_list, promote + free - 1);
4630                 }
4631
4632                 /*
4633                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4634                  * partial list.
4635                  */
4636                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4637                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4638
4639                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4640
4641                 /* Release empty slabs */
4642                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &discard, slab_list)
4643                         free_slab(s, slab);
4644
4645                 if (slabs_node(s, node))
4646                         ret = 1;
4647         }
4648
4649         return ret;
4650 }
4651
4652 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4653 {
4654         flush_all(s);
4655         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4656 }
4657
4658 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4659 {
4660         struct kmem_cache *s;
4661
4662         mutex_lock(&slab_mutex);
4663         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4664                 flush_all_cpus_locked(s);
4665                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4666         }
4667         mutex_unlock(&slab_mutex);
4668
4669         return 0;
4670 }
4671
4672 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4673 {
4674         struct memory_notify *marg = arg;
4675         int offline_node;
4676
4677         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4678
4679         /*
4680          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4681          * for it yet.
4682          */
4683         if (offline_node < 0)
4684                 return;
4685
4686         mutex_lock(&slab_mutex);
4687         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4688         /*
4689          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4690          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4691          * slab_mutex.
4692          */
4693         mutex_unlock(&slab_mutex);
4694 }
4695
4696 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4697 {
4698         struct kmem_cache_node *n;
4699         struct kmem_cache *s;
4700         struct memory_notify *marg = arg;
4701         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4702         int ret = 0;
4703
4704         /*
4705          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4706          * already created. Nothing to do.
4707          */
4708         if (nid < 0)
4709                 return 0;
4710
4711         /*
4712          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4713          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4714          * online.
4715          */
4716         mutex_lock(&slab_mutex);
4717         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4718                 /*
4719                  * The structure may already exist if the node was previously
4720                  * onlined and offlined.
4721                  */
4722                 if (get_node(s, nid))
4723                         continue;
4724                 /*
4725                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4726                  *      since memory is not yet available from the node that
4727                  *      is brought up.
4728                  */
4729                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4730                 if (!n) {
4731                         ret = -ENOMEM;
4732                         goto out;
4733                 }
4734                 init_kmem_cache_node(n);
4735                 s->node[nid] = n;
4736         }
4737         /*
4738          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4739          * initialized for the new node.
4740          */
4741         node_set(nid, slab_nodes);
4742 out:
4743         mutex_unlock(&slab_mutex);
4744         return ret;
4745 }
4746
4747 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4748                                 unsigned long action, void *arg)
4749 {
4750         int ret = 0;
4751
4752         switch (action) {
4753         case MEM_GOING_ONLINE:
4754                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4755                 break;
4756         case MEM_GOING_OFFLINE:
4757                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4758                 break;
4759         case MEM_OFFLINE:
4760         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4761                 slab_mem_offline_callback(arg);
4762                 break;
4763         case MEM_ONLINE:
4764         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4765                 break;
4766         }
4767         if (ret)
4768                 ret = notifier_from_errno(ret);
4769         else
4770                 ret = NOTIFY_OK;
4771         return ret;
4772 }
4773
4774 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4775         .notifier_call = slab_memory_callback,
4776         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4777 };
4778
4779 /********************************************************************
4780  *                      Basic setup of slabs
4781  *******************************************************************/
4782
4783 /*
4784  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4785  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4786  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4787  */
4788
4789 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4790 {
4791         int node;
4792         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4793         struct kmem_cache_node *n;
4794
4795         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4796
4797         /*
4798          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4799          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4800          * IPIs around.
4801          */
4802         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4803         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4804                 struct slab *p;
4805
4806                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4807                         p->slab_cache = s;
4808
4809 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4810                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4811                         p->slab_cache = s;
4812 #endif
4813         }
4814         list_add(&s->list, &slab_caches);
4815         return s;
4816 }
4817
4818 void __init kmem_cache_init(void)
4819 {
4820         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4821                 boot_kmem_cache_node;
4822         int node;
4823
4824         if (debug_guardpage_minorder())
4825                 slub_max_order = 0;
4826
4827         /* Print slub debugging pointers without hashing */
4828         if (__slub_debug_enabled())
4829                 no_hash_pointers_enable(NULL);
4830
4831         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4832         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4833
4834         /*
4835          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4836          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4837          */
4838         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4839                 node_set(node, slab_nodes);
4840
4841         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4842                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4843
4844         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4845
4846         /* Able to allocate the per node structures */
4847         slab_state = PARTIAL;
4848
4849         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4850                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4851                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4852                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4853
4854         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4855         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4856
4857         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4858         setup_kmalloc_cache_index_table();
4859         create_kmalloc_caches(0);
4860
4861         /* Setup random freelists for each cache */
4862         init_freelist_randomization();
4863
4864         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4865                                   slub_cpu_dead);
4866
4867         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4868                 cache_line_size(),
4869                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4870                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4871 }
4872
4873 void __init kmem_cache_init_late(void)
4874 {
4875         flushwq = alloc_workqueue("slub_flushwq", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
4876         WARN_ON(!flushwq);
4877 }
4878
4879 struct kmem_cache *
4880 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4881                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4882 {
4883         struct kmem_cache *s;
4884
4885         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4886         if (s) {
4887                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
4888                         return NULL;
4889
4890                 s->refcount++;
4891
4892                 /*
4893                  * Adjust the object sizes so that we clear
4894                  * the complete object on kzalloc.
4895                  */
4896                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4897                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4898         }
4899
4900         return s;
4901 }
4902
4903 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4904 {
4905         int err;
4906
4907         err = kmem_cache_open(s, flags);
4908         if (err)
4909                 return err;
4910
4911         /* Mutex is not taken during early boot */
4912         if (slab_state <= UP)
4913                 return 0;
4914
4915         err = sysfs_slab_add(s);
4916         if (err) {
4917                 __kmem_cache_release(s);
4918                 return err;
4919         }
4920
4921         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
4922                 debugfs_slab_add(s);
4923
4924         return 0;
4925 }
4926
4927 #ifdef CONFIG_SYSFS
4928 static int count_inuse(struct slab *slab)
4929 {
4930         return slab->inuse;
4931 }
4932
4933 static int count_total(struct slab *slab)
4934 {
4935         return slab->objects;
4936 }
4937 #endif
4938
4939 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4940 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
4941                           unsigned long *obj_map)
4942 {
4943         void *p;
4944         void *addr = slab_address(slab);
4945
4946         if (!check_slab(s, slab) || !on_freelist(s, slab, NULL))
4947                 return;
4948
4949         /* Now we know that a valid freelist exists */
4950         __fill_map(obj_map, s, slab);
4951         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
4952                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
4953                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4954
4955                 if (!check_object(s, slab, p, val))
4956                         break;
4957         }
4958 }
4959
4960 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4961                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
4962 {
4963         unsigned long count = 0;
4964         struct slab *slab;
4965         unsigned long flags;
4966
4967         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4968
4969         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list) {
4970                 validate_slab(s, slab, obj_map);
4971                 count++;
4972         }
4973         if (count != n->nr_partial) {
4974                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4975                        s->name, count, n->nr_partial);
4976                 slab_add_kunit_errors();
4977         }
4978
4979         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4980                 goto out;
4981
4982         list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list) {
4983                 validate_slab(s, slab, obj_map);
4984                 count++;
4985         }
4986         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
4987                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4988                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4989                 slab_add_kunit_errors();
4990         }
4991
4992 out:
4993         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4994         return count;
4995 }
4996
4997 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4998 {
4999         int node;
5000         unsigned long count = 0;
5001         struct kmem_cache_node *n;
5002         unsigned long *obj_map;
5003
5004         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5005         if (!obj_map)
5006                 return -ENOMEM;
5007
5008         flush_all(s);
5009         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5010                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5011
5012         bitmap_free(obj_map);
5013
5014         return count;
5015 }
5016 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5017
5018 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5019 /*
5020  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5021  * and freed.
5022  */
5023
5024 struct location {
5025         depot_stack_handle_t handle;
5026         unsigned long count;
5027         unsigned long addr;
5028         unsigned long waste;
5029         long long sum_time;
5030         long min_time;
5031         long max_time;
5032         long min_pid;
5033         long max_pid;
5034         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5035         nodemask_t nodes;
5036 };
5037
5038 struct loc_track {
5039         unsigned long max;
5040         unsigned long count;
5041         struct location *loc;
5042         loff_t idx;
5043 };
5044
5045 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5046
5047 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5048 {
5049         if (t->max)
5050                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5051                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5052 }
5053
5054 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5055 {
5056         struct location *l;
5057         int order;
5058
5059         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5060
5061         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5062         if (!l)
5063                 return 0;
5064
5065         if (t->count) {
5066                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5067                 free_loc_track(t);
5068         }
5069         t->max = max;
5070         t->loc = l;
5071         return 1;
5072 }
5073
5074 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5075                                 const struct track *track,
5076                                 unsigned int orig_size)
5077 {
5078         long start, end, pos;
5079         struct location *l;
5080         unsigned long caddr, chandle, cwaste;
5081         unsigned long age = jiffies - track->when;
5082         depot_stack_handle_t handle = 0;
5083         unsigned int waste = s->object_size - orig_size;
5084
5085 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
5086         handle = READ_ONCE(track->handle);
5087 #endif
5088         start = -1;
5089         end = t->count;
5090
5091         for ( ; ; ) {
5092                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5093
5094                 /*
5095                  * There is nothing at "end". If we end up there
5096                  * we need to add something to before end.
5097                  */
5098                 if (pos == end)
5099                         break;
5100
5101                 l = &t->loc[pos];
5102                 caddr = l->addr;
5103                 chandle = l->handle;
5104                 cwaste = l->waste;
5105                 if ((track->addr == caddr) && (handle == chandle) &&
5106                         (waste == cwaste)) {
5107
5108                         l->count++;
5109                         if (track->when) {
5110                                 l->sum_time += age;
5111                                 if (age < l->min_time)
5112                                         l->min_time = age;
5113                                 if (age > l->max_time)
5114                                         l->max_time = age;
5115
5116                                 if (track->pid < l->min_pid)
5117                                         l->min_pid = track->pid;
5118                                 if (track->pid > l->max_pid)
5119                                         l->max_pid = track->pid;
5120
5121                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5122                                                 to_cpumask(l->cpus));
5123                         }
5124                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5125                         return 1;
5126                 }
5127
5128                 if (track->addr < caddr)
5129                         end = pos;
5130                 else if (track->addr == caddr && handle < chandle)
5131                         end = pos;
5132                 else if (track->addr == caddr && handle == chandle &&
5133                                 waste < cwaste)
5134                         end = pos;
5135                 else
5136                         start = pos;
5137         }
5138
5139         /*
5140          * Not found. Insert new tracking element.
5141          */
5142         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5143                 return 0;
5144
5145         l = t->loc + pos;
5146         if (pos < t->count)
5147                 memmove(l + 1, l,
5148                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5149         t->count++;
5150         l->count = 1;
5151         l->addr = track->addr;
5152         l->sum_time = age;
5153         l->min_time = age;
5154         l->max_time = age;
5155         l->min_pid = track->pid;
5156         l->max_pid = track->pid;
5157         l->handle = handle;
5158         l->waste = waste;
5159         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5160         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5161         nodes_clear(l->nodes);
5162         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5163         return 1;
5164 }
5165
5166 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5167                 struct slab *slab, enum track_item alloc,
5168                 unsigned long *obj_map)
5169 {
5170         void *addr = slab_address(slab);
5171         bool is_alloc = (alloc == TRACK_ALLOC);
5172         void *p;
5173
5174         __fill_map(obj_map, s, slab);
5175
5176         for_each_object(p, s, addr, slab->objects)
5177                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5178                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc),
5179                                      is_alloc ? get_orig_size(s, p) :
5180                                                 s->object_size);
5181 }
5182 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5183 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5184
5185 #ifdef CONFIG_SYSFS
5186 enum slab_stat_type {
5187         SL_ALL,                 /* All slabs */
5188         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5189         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5190         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5191         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5192 };
5193
5194 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5195 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5196 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5197 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5198 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5199
5200 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5201                                  char *buf, unsigned long flags)
5202 {
5203         unsigned long total = 0;
5204         int node;
5205         int x;
5206         unsigned long *nodes;
5207         int len = 0;
5208
5209         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5210         if (!nodes)
5211                 return -ENOMEM;
5212
5213         if (flags & SO_CPU) {
5214                 int cpu;
5215
5216                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5217                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5218                                                                cpu);
5219                         int node;
5220                         struct slab *slab;
5221
5222                         slab = READ_ONCE(c->slab);
5223                         if (!slab)
5224                                 continue;
5225
5226                         node = slab_nid(slab);
5227                         if (flags & SO_TOTAL)
5228                                 x = slab->objects;
5229                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5230                                 x = slab->inuse;
5231                         else
5232                                 x = 1;
5233
5234                         total += x;
5235                         nodes[node] += x;
5236
5237 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5238                         slab = slub_percpu_partial_read_once(c);
5239                         if (slab) {
5240                                 node = slab_nid(slab);
5241                                 if (flags & SO_TOTAL)
5242                                         WARN_ON_ONCE(1);
5243                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5244                                         WARN_ON_ONCE(1);
5245                                 else
5246                                         x = slab->slabs;
5247                                 total += x;
5248                                 nodes[node] += x;
5249                         }
5250 #endif
5251                 }
5252         }
5253
5254         /*
5255          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5256          * already held which will conflict with an existing lock order:
5257          *
5258          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5259          *
5260          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5261          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5262          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5263          */
5264
5265 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5266         if (flags & SO_ALL) {
5267                 struct kmem_cache_node *n;
5268
5269                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5270
5271                         if (flags & SO_TOTAL)
5272                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5273                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5274                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5275                                         count_partial(n, count_free);
5276                         else
5277                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5278                         total += x;
5279                         nodes[node] += x;
5280                 }
5281
5282         } else
5283 #endif
5284         if (flags & SO_PARTIAL) {
5285                 struct kmem_cache_node *n;
5286
5287                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5288                         if (flags & SO_TOTAL)
5289                                 x = count_partial(n, count_total);
5290                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5291                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5292                         else
5293                                 x = n->nr_partial;
5294                         total += x;
5295                         nodes[node] += x;
5296                 }
5297         }
5298
5299         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5300 #ifdef CONFIG_NUMA
5301         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5302                 if (nodes[node])
5303                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5304                                              node, nodes[node]);
5305         }
5306 #endif
5307         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5308         kfree(nodes);
5309
5310         return len;
5311 }
5312
5313 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5314 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5315
5316 struct slab_attribute {
5317         struct attribute attr;
5318         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5319         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5320 };
5321
5322 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5323         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO_MODE(_name, 0400)
5324
5325 #define SLAB_ATTR(_name) \
5326         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RW_MODE(_name, 0600)
5327
5328 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5329 {
5330         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5331 }
5332 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5333
5334 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5335 {
5336         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5337 }
5338 SLAB_ATTR_RO(align);
5339
5340 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5341 {
5342         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5343 }
5344 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5345
5346 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5347 {
5348         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5349 }
5350 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5351
5352 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5353 {
5354         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5355 }
5356 SLAB_ATTR_RO(order);
5357
5358 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5359 {
5360         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5361 }
5362
5363 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5364                                  size_t length)
5365 {
5366         unsigned long min;
5367         int err;
5368
5369         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5370         if (err)
5371                 return err;
5372
5373         s->min_partial = min;
5374         return length;
5375 }
5376 SLAB_ATTR(min_partial);
5377
5378 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5379 {
5380         unsigned int nr_partial = 0;
5381 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5382         nr_partial = s->cpu_partial;
5383 #endif
5384
5385         return sysfs_emit(buf, "%u\n", nr_partial);
5386 }
5387
5388 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5389                                  size_t length)
5390 {
5391         unsigned int objects;
5392         int err;
5393
5394         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5395         if (err)
5396                 return err;
5397         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5398                 return -EINVAL;
5399
5400         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5401         flush_all(s);
5402         return length;
5403 }
5404 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5405
5406 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5407 {
5408         if (!s->ctor)
5409                 return 0;
5410         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5411 }
5412 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5413
5414 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5415 {
5416         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5417 }
5418 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5419
5420 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5421 {
5422         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5423 }
5424 SLAB_ATTR_RO(partial);
5425
5426 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5427 {
5428         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5429 }
5430 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5431
5432 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5433 {
5434         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5435 }
5436 SLAB_ATTR_RO(objects);
5437
5438 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5439 {
5440         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5441 }
5442 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5443
5444 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5445 {
5446         int objects = 0;
5447         int slabs = 0;
5448         int cpu __maybe_unused;
5449         int len = 0;
5450
5451 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5452         for_each_online_cpu(cpu) {
5453                 struct slab *slab;
5454
5455                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5456
5457                 if (slab)
5458                         slabs += slab->slabs;
5459         }
5460 #endif
5461
5462         /* Approximate half-full slabs, see slub_set_cpu_partial() */
5463         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5464         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, slabs);
5465
5466 #if defined(CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL) && defined(CONFIG_SMP)
5467         for_each_online_cpu(cpu) {
5468                 struct slab *slab;
5469
5470                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5471                 if (slab) {
5472                         slabs = READ_ONCE(slab->slabs);
5473                         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5474                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5475                                              cpu, objects, slabs);
5476                 }
5477         }
5478 #endif
5479         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5480
5481         return len;
5482 }
5483 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5484
5485 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5486 {
5487         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5488 }
5489 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5490
5491 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5492 {
5493         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5494 }
5495 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5496
5497 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5498 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5499 {
5500         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5501 }
5502 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5503 #endif
5504
5505 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5506 {
5507         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5508 }
5509 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5510
5511 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5512 {
5513         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5514 }
5515 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5516
5517 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5518 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5519 {
5520         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5521 }
5522 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5523
5524 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5525 {
5526         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5527 }
5528 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5529
5530 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5531 {
5532         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5533 }
5534 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5535
5536 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5537 {
5538         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5539 }
5540 SLAB_ATTR_RO(trace);
5541
5542 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5543 {
5544         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5545 }
5546
5547 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5548
5549 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5550 {
5551         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5552 }
5553
5554 SLAB_ATTR_RO(poison);
5555
5556 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5557 {
5558         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5559 }
5560
5561 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5562
5563 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5564 {
5565         return 0;
5566 }
5567
5568 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5569                         const char *buf, size_t length)
5570 {
5571         int ret = -EINVAL;
5572
5573         if (buf[0] == '1' && kmem_cache_debug(s)) {
5574                 ret = validate_slab_cache(s);
5575                 if (ret >= 0)
5576                         ret = length;
5577         }
5578         return ret;
5579 }
5580 SLAB_ATTR(validate);
5581
5582 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5583
5584 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5585 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5586 {
5587         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5588 }
5589 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5590 #endif
5591
5592 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5593 {
5594         return 0;
5595 }
5596
5597 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5598                         const char *buf, size_t length)
5599 {
5600         if (buf[0] == '1')
5601                 kmem_cache_shrink(s);
5602         else
5603                 return -EINVAL;
5604         return length;
5605 }
5606 SLAB_ATTR(shrink);
5607
5608 #ifdef CONFIG_NUMA
5609 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5610 {
5611         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5612 }
5613
5614 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5615                                 const char *buf, size_t length)
5616 {
5617         unsigned int ratio;
5618         int err;
5619
5620         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5621         if (err)
5622                 return err;
5623         if (ratio > 100)
5624                 return -ERANGE;
5625
5626         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5627
5628         return length;
5629 }
5630 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5631 #endif
5632
5633 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5634 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5635 {
5636         unsigned long sum  = 0;
5637         int cpu;
5638         int len = 0;
5639         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5640
5641         if (!data)
5642                 return -ENOMEM;
5643
5644         for_each_online_cpu(cpu) {
5645                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5646
5647                 data[cpu] = x;
5648                 sum += x;
5649         }
5650
5651         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5652
5653 #ifdef CONFIG_SMP
5654         for_each_online_cpu(cpu) {
5655                 if (data[cpu])
5656                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5657                                              cpu, data[cpu]);
5658         }
5659 #endif
5660         kfree(data);
5661         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5662
5663         return len;
5664 }
5665
5666 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5667 {
5668         int cpu;
5669
5670         for_each_online_cpu(cpu)
5671                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5672 }
5673
5674 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5675 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5676 {                                                               \
5677         return show_stat(s, buf, si);                           \
5678 }                                                               \
5679 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5680                                 const char *buf, size_t length) \
5681 {                                                               \
5682         if (buf[0] != '0')                                      \
5683                 return -EINVAL;                                 \
5684         clear_stat(s, si);                                      \
5685         return length;                                          \
5686 }                                                               \
5687 SLAB_ATTR(text);                                                \
5688
5689 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5690 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5691 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5692 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5693 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5694 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5695 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5696 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5697 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5698 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5699 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5700 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5701 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5702 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5703 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5704 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5705 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5706 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5707 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5708 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5709 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5710 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5711 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5712 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5713 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5714 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5715 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5716
5717 #ifdef CONFIG_KFENCE
5718 static ssize_t skip_kfence_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5719 {
5720         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_SKIP_KFENCE));
5721 }
5722
5723 static ssize_t skip_kfence_store(struct kmem_cache *s,
5724                         const char *buf, size_t length)
5725 {
5726         int ret = length;
5727
5728         if (buf[0] == '0')
5729                 s->flags &= ~SLAB_SKIP_KFENCE;
5730         else if (buf[0] == '1')
5731                 s->flags |= SLAB_SKIP_KFENCE;
5732         else
5733                 ret = -EINVAL;
5734
5735         return ret;
5736 }
5737 SLAB_ATTR(skip_kfence);
5738 #endif
5739
5740 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5741         &slab_size_attr.attr,
5742         &object_size_attr.attr,
5743         &objs_per_slab_attr.attr,
5744         &order_attr.attr,
5745         &min_partial_attr.attr,
5746         &cpu_partial_attr.attr,
5747         &objects_attr.attr,
5748         &objects_partial_attr.attr,
5749         &partial_attr.attr,
5750         &cpu_slabs_attr.attr,
5751         &ctor_attr.attr,
5752         &aliases_attr.attr,
5753         &align_attr.attr,
5754         &hwcache_align_attr.attr,
5755         &reclaim_account_attr.attr,
5756         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5757         &shrink_attr.attr,
5758         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5759 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5760         &total_objects_attr.attr,
5761         &slabs_attr.attr,
5762         &sanity_checks_attr.attr,
5763         &trace_attr.attr,
5764         &red_zone_attr.attr,
5765         &poison_attr.attr,
5766         &store_user_attr.attr,
5767         &validate_attr.attr,
5768 #endif
5769 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5770         &cache_dma_attr.attr,
5771 #endif
5772 #ifdef CONFIG_NUMA
5773         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5774 #endif
5775 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5776         &alloc_fastpath_attr.attr,
5777         &alloc_slowpath_attr.attr,
5778         &free_fastpath_attr.attr,
5779         &free_slowpath_attr.attr,
5780         &free_frozen_attr.attr,
5781         &free_add_partial_attr.attr,
5782         &free_remove_partial_attr.attr,
5783         &alloc_from_partial_attr.attr,
5784         &alloc_slab_attr.attr,
5785         &alloc_refill_attr.attr,
5786         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5787         &free_slab_attr.attr,
5788         &cpuslab_flush_attr.attr,
5789         &deactivate_full_attr.attr,
5790         &deactivate_empty_attr.attr,
5791         &deactivate_to_head_attr.attr,
5792         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5793         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5794         &deactivate_bypass_attr.attr,
5795         &order_fallback_attr.attr,
5796         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5797         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5798         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5799         &cpu_partial_free_attr.attr,
5800         &cpu_partial_node_attr.attr,
5801         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5802 #endif
5803 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5804         &failslab_attr.attr,
5805 #endif
5806         &usersize_attr.attr,
5807 #ifdef CONFIG_KFENCE
5808         &skip_kfence_attr.attr,
5809 #endif
5810
5811         NULL
5812 };
5813
5814 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5815         .attrs = slab_attrs,
5816 };
5817
5818 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5819                                 struct attribute *attr,
5820                                 char *buf)
5821 {
5822         struct slab_attribute *attribute;
5823         struct kmem_cache *s;
5824
5825         attribute = to_slab_attr(attr);
5826         s = to_slab(kobj);
5827
5828         if (!attribute->show)
5829                 return -EIO;
5830
5831         return attribute->show(s, buf);
5832 }
5833
5834 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5835                                 struct attribute *attr,
5836                                 const char *buf, size_t len)
5837 {
5838         struct slab_attribute *attribute;
5839         struct kmem_cache *s;
5840
5841         attribute = to_slab_attr(attr);
5842         s = to_slab(kobj);
5843
5844         if (!attribute->store)
5845                 return -EIO;
5846
5847         return attribute->store(s, buf, len);
5848 }
5849
5850 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5851 {
5852         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5853 }
5854
5855 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5856         .show = slab_attr_show,
5857         .store = slab_attr_store,
5858 };
5859
5860 static struct kobj_type slab_ktype = {
5861         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5862         .release = kmem_cache_release,
5863 };
5864
5865 static struct kset *slab_kset;
5866
5867 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5868 {
5869         return slab_kset;
5870 }
5871
5872 #define ID_STR_LENGTH 32
5873
5874 /* Create a unique string id for a slab cache:
5875  *
5876  * Format       :[flags-]size
5877  */
5878 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5879 {
5880         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5881         char *p = name;
5882
5883         if (!name)
5884                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5885
5886         *p++ = ':';
5887         /*
5888          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5889          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5890          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5891          * are matched during merging to guarantee that the id is
5892          * unique.
5893          */
5894         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5895                 *p++ = 'd';
5896         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5897                 *p++ = 'D';
5898         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5899                 *p++ = 'a';
5900         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5901                 *p++ = 'F';
5902         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5903                 *p++ = 'A';
5904         if (p != name + 1)
5905                 *p++ = '-';
5906         p += snprintf(p, ID_STR_LENGTH - (p - name), "%07u", s->size);
5907
5908         if (WARN_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1)) {
5909                 kfree(name);
5910                 return ERR_PTR(-EINVAL);
5911         }
5912         kmsan_unpoison_memory(name, p - name);
5913         return name;
5914 }
5915
5916 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5917 {
5918         int err;
5919         const char *name;
5920         struct kset *kset = cache_kset(s);
5921         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5922
5923         if (!kset) {
5924                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5925                 return 0;
5926         }
5927
5928         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5929                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5930                 unmergeable = 1;
5931
5932         if (unmergeable) {
5933                 /*
5934                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5935                  * This is typically the case for debug situations. In that
5936                  * case we can catch duplicate names easily.
5937                  */
5938                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5939                 name = s->name;
5940         } else {
5941                 /*
5942                  * Create a unique name for the slab as a target
5943                  * for the symlinks.
5944                  */
5945                 name = create_unique_id(s);
5946                 if (IS_ERR(name))
5947                         return PTR_ERR(name);
5948         }
5949
5950         s->kobj.kset = kset;
5951         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5952         if (err)
5953                 goto out;
5954
5955         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5956         if (err)
5957                 goto out_del_kobj;
5958
5959         if (!unmergeable) {
5960                 /* Setup first alias */
5961                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5962         }
5963 out:
5964         if (!unmergeable)
5965                 kfree(name);
5966         return err;
5967 out_del_kobj:
5968         kobject_del(&s->kobj);
5969         goto out;
5970 }
5971
5972 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5973 {
5974         if (slab_state >= FULL)
5975                 kobject_del(&s->kobj);
5976 }
5977
5978 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5979 {
5980         if (slab_state >= FULL)
5981                 kobject_put(&s->kobj);
5982 }
5983
5984 /*
5985  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5986  * available lest we lose that information.
5987  */
5988 struct saved_alias {
5989         struct kmem_cache *s;
5990         const char *name;
5991         struct saved_alias *next;
5992 };
5993
5994 static struct saved_alias *alias_list;
5995
5996 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5997 {
5998         struct saved_alias *al;
5999
6000         if (slab_state == FULL) {
6001                 /*
6002                  * If we have a leftover link then remove it.
6003                  */
6004                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
6005                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
6006         }
6007
6008         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6009         if (!al)
6010                 return -ENOMEM;
6011
6012         al->s = s;
6013         al->name = name;
6014         al->next = alias_list;
6015         alias_list = al;
6016         kmsan_unpoison_memory(al, sizeof(*al));
6017         return 0;
6018 }
6019
6020 static int __init slab_sysfs_init(void)
6021 {
6022         struct kmem_cache *s;
6023         int err;
6024
6025         mutex_lock(&slab_mutex);
6026
6027         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6028         if (!slab_kset) {
6029                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6030                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6031                 return -ENOSYS;
6032         }
6033
6034         slab_state = FULL;
6035
6036         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6037                 err = sysfs_slab_add(s);
6038                 if (err)
6039                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6040                                s->name);
6041         }
6042
6043         while (alias_list) {
6044                 struct saved_alias *al = alias_list;
6045
6046                 alias_list = alias_list->next;
6047                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6048                 if (err)
6049                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6050                                al->name);
6051                 kfree(al);
6052         }
6053
6054         mutex_unlock(&slab_mutex);
6055         return 0;
6056 }
6057
6058 __initcall(slab_sysfs_init);
6059 #endif /* CONFIG_SYSFS */
6060
6061 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6062 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6063 {
6064         struct loc_track *t = seq->private;
6065         struct location *l;
6066         unsigned long idx;
6067
6068         idx = (unsigned long) t->idx;
6069         if (idx < t->count) {
6070                 l = &t->loc[idx];
6071
6072                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6073
6074                 if (l->addr)
6075                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6076                 else
6077                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6078
6079                 if (l->waste)
6080                         seq_printf(seq, " waste=%lu/%lu",
6081                                 l->count * l->waste, l->waste);
6082
6083                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6084                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6085                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6086                                 l->max_time);
6087                 } else
6088                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6089
6090                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6091                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6092                 else
6093                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6094                                 l->min_pid);
6095
6096                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6097                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6098                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6099
6100                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6101                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6102                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6103
6104 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
6105                 {
6106                         depot_stack_handle_t handle;
6107                         unsigned long *entries;
6108                         unsigned int nr_entries, j;
6109
6110                         handle = READ_ONCE(l->handle);
6111                         if (handle) {
6112                                 nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
6113                                 seq_puts(seq, "\n");
6114                                 for (j = 0; j < nr_entries; j++)
6115                                         seq_printf(seq, "        %pS\n", (void *)entries[j]);
6116                         }
6117                 }
6118 #endif
6119                 seq_puts(seq, "\n");
6120         }
6121
6122         if (!idx && !t->count)
6123                 seq_puts(seq, "No data\n");
6124
6125         return 0;
6126 }
6127
6128 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6129 {
6130 }
6131
6132 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6133 {
6134         struct loc_track *t = seq->private;
6135
6136         t->idx = ++(*ppos);
6137         if (*ppos <= t->count)
6138                 return ppos;
6139
6140         return NULL;
6141 }
6142
6143 static int cmp_loc_by_count(const void *a, const void *b, const void *data)
6144 {
6145         struct location *loc1 = (struct location *)a;
6146         struct location *loc2 = (struct location *)b;
6147
6148         if (loc1->count > loc2->count)
6149                 return -1;
6150         else
6151                 return 1;
6152 }
6153
6154 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6155 {
6156         struct loc_track *t = seq->private;
6157
6158         t->idx = *ppos;
6159         return ppos;
6160 }
6161
6162 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6163         .start  = slab_debugfs_start,
6164         .next   = slab_debugfs_next,
6165         .stop   = slab_debugfs_stop,
6166         .show   = slab_debugfs_show,
6167 };
6168
6169 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6170 {
6171
6172         struct kmem_cache_node *n;
6173         enum track_item alloc;
6174         int node;
6175         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6176                                                 sizeof(struct loc_track));
6177         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6178         unsigned long *obj_map;
6179
6180         if (!t)
6181                 return -ENOMEM;
6182
6183         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6184         if (!obj_map) {
6185                 seq_release_private(inode, filep);
6186                 return -ENOMEM;
6187         }
6188
6189         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6190                 alloc = TRACK_ALLOC;
6191         else
6192                 alloc = TRACK_FREE;
6193
6194         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6195                 bitmap_free(obj_map);
6196                 seq_release_private(inode, filep);
6197                 return -ENOMEM;
6198         }
6199
6200         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6201                 unsigned long flags;
6202                 struct slab *slab;
6203
6204                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6205                         continue;
6206
6207                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6208                 list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
6209                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6210                 list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list)
6211                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6212                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6213         }
6214
6215         /* Sort locations by count */
6216         sort_r(t->loc, t->count, sizeof(struct location),
6217                 cmp_loc_by_count, NULL, NULL);
6218
6219         bitmap_free(obj_map);
6220         return 0;
6221 }
6222
6223 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6224 {
6225         struct seq_file *seq = file->private_data;
6226         struct loc_track *t = seq->private;
6227
6228         free_loc_track(t);
6229         return seq_release_private(inode, file);
6230 }
6231
6232 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6233         .open    = slab_debug_trace_open,
6234         .read    = seq_read,
6235         .llseek  = seq_lseek,
6236         .release = slab_debug_trace_release,
6237 };
6238
6239 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6240 {
6241         struct dentry *slab_cache_dir;
6242
6243         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6244                 return;
6245
6246         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6247
6248         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6249                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6250
6251         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6252                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6253 }
6254
6255 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6256 {
6257         debugfs_remove_recursive(debugfs_lookup(s->name, slab_debugfs_root));
6258 }
6259
6260 static int __init slab_debugfs_init(void)
6261 {
6262         struct kmem_cache *s;
6263
6264         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6265
6266         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6267                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6268                         debugfs_slab_add(s);
6269
6270         return 0;
6271
6272 }
6273 __initcall(slab_debugfs_init);
6274 #endif
6275 /*
6276  * The /proc/slabinfo ABI
6277  */
6278 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6279 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6280 {
6281         unsigned long nr_slabs = 0;
6282         unsigned long nr_objs = 0;
6283         unsigned long nr_free = 0;
6284         int node;
6285         struct kmem_cache_node *n;
6286
6287         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6288                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6289                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6290                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6291         }
6292
6293         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6294         sinfo->num_objs = nr_objs;
6295         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6296         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6297         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6298         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6299 }
6300
6301 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6302 {
6303 }
6304
6305 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6306                        size_t count, loff_t *ppos)
6307 {
6308         return -EIO;
6309 }
6310 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */