Merge tag 'for-linus-2023062701' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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> /* mm_account_reclaimed_pages() */
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 <kunit/test-bug.h>
43 #include <linux/sort.h>
44
45 #include <linux/debugfs.h>
46 #include <trace/events/kmem.h>
47
48 #include "internal.h"
49
50 /*
51  * Lock order:
52  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
53  *   2. node->list_lock (Spinlock)
54  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
55  *   4. slab_lock(slab) (Only on some arches)
56  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
57  *
58  *   slab_mutex
59  *
60  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
61  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
62  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
63  *
64  *   slab_lock
65  *
66  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
67  *   spinlock.
68  *
69  *   The slab_lock is only used on arches that do not have the ability
70  *   to do a cmpxchg_double. It only protects:
71  *
72  *      A. slab->freelist       -> List of free objects in a slab
73  *      B. slab->inuse          -> Number of objects in use
74  *      C. slab->objects        -> Number of objects in slab
75  *      D. slab->frozen         -> frozen state
76  *
77  *   Frozen slabs
78  *
79  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
80  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
81  *   slab is the one who can perform list operations on the slab. Other
82  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
83  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
84  *   slab's freelist.
85  *
86  *   list_lock
87  *
88  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
89  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
90  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
91  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
92  *   modified without taking the list lock).
93  *
94  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
95  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
96  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
97  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
98  *   the list lock.
99  *
100  *   For debug caches, all allocations are forced to go through a list_lock
101  *   protected region to serialize against concurrent validation.
102  *
103  *   cpu_slab->lock local lock
104  *
105  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
106  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
107  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
108  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
109  *
110  *   On PREEMPT_RT, the local lock neither disables interrupts nor preemption
111  *   which means the lockless fastpath cannot be used as it might interfere with
112  *   an in-progress slow path operations. In this case the local lock is always
113  *   taken but it still utilizes the freelist for the common operations.
114  *
115  *   lockless fastpaths
116  *
117  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
118  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
119  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
120  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
121  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
122  *   another cpu.
123  *
124  *   irq, preemption, migration considerations
125  *
126  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
127  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
128  *   to use in the context of an irq.
129  *
130  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
131  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
132  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
133  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
134  *
135  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
136  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
137  *
138  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
139  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
140  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
141  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
142  * cannot scan all objects.
143  *
144  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
145  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
146  * fast frees and allocs.
147  *
148  * slab->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
149  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
150  *                      such as satisfying allocations for a specific
151  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
152  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
153  *                      list operations. It is up to the processor holding
154  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
155  *                      when the slab is no longer needed.
156  *
157  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
158  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
159  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
160  *                      freelist that allows lockless access to
161  *                      free objects in addition to the regular freelist
162  *                      that requires the slab lock.
163  *
164  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
165  *                      options set. This moves slab handling out of
166  *                      the fast path and disables lockless freelists.
167  */
168
169 /*
170  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
171  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
172  */
173 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
174 #define slub_get_cpu_ptr(var)           get_cpu_ptr(var)
175 #define slub_put_cpu_ptr(var)           put_cpu_ptr(var)
176 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (true)
177 #else
178 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
179 ({                                      \
180         migrate_disable();              \
181         this_cpu_ptr(var);              \
182 })
183 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
184 do {                                    \
185         (void)(var);                    \
186         migrate_enable();               \
187 } while (0)
188 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (false)
189 #endif
190
191 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
192 #define __fastpath_inline __always_inline
193 #else
194 #define __fastpath_inline
195 #endif
196
197 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
198 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
199 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
200 #else
201 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
202 #endif
203 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
204
205 /* Structure holding parameters for get_partial() call chain */
206 struct partial_context {
207         struct slab **slab;
208         gfp_t flags;
209         unsigned int orig_size;
210 };
211
212 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
213 {
214         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
215 }
216
217 static inline bool slub_debug_orig_size(struct kmem_cache *s)
218 {
219         return (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) &&
220                         (s->flags & SLAB_KMALLOC));
221 }
222
223 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
224 {
225         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
226                 p += s->red_left_pad;
227
228         return p;
229 }
230
231 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
232 {
233 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
234         return !kmem_cache_debug(s);
235 #else
236         return false;
237 #endif
238 }
239
240 /*
241  * Issues still to be resolved:
242  *
243  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
244  *
245  * - Variable sizing of the per node arrays
246  */
247
248 /* Enable to log cmpxchg failures */
249 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
250
251 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
252 /*
253  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
254  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
255  */
256 #define MIN_PARTIAL 5
257
258 /*
259  * Maximum number of desirable partial slabs.
260  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
261  * sort the partial list by the number of objects in use.
262  */
263 #define MAX_PARTIAL 10
264 #else
265 #define MIN_PARTIAL 0
266 #define MAX_PARTIAL 0
267 #endif
268
269 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
270                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
271
272 /*
273  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
274  * issues when checking or reading debug information
275  */
276 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
277                                 SLAB_TRACE)
278
279
280 /*
281  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
282  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
283  * metadata.
284  */
285 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
286
287 #define OO_SHIFT        16
288 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
289 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since slab.objects is u15 */
290
291 /* Internal SLUB flags */
292 /* Poison object */
293 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
294 /* Use cmpxchg_double */
295
296 #ifdef system_has_freelist_aba
297 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
298 #else
299 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0U)
300 #endif
301
302 /*
303  * Tracking user of a slab.
304  */
305 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
306 struct track {
307         unsigned long addr;     /* Called from address */
308 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
309         depot_stack_handle_t handle;
310 #endif
311         int cpu;                /* Was running on cpu */
312         int pid;                /* Pid context */
313         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
314 };
315
316 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
317
318 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
319 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
320 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
321 #else
322 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
323 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
324                                                         { return 0; }
325 #endif
326
327 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
328 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
329 #else
330 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
331 #endif
332
333 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
334 {
335 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
336         /*
337          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
338          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
339          */
340         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
341 #endif
342 }
343
344 /*
345  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
346  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
347  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
348  * Protected by slab_mutex.
349  */
350 static nodemask_t slab_nodes;
351
352 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
353 /*
354  * Workqueue used for flush_cpu_slab().
355  */
356 static struct workqueue_struct *flushwq;
357 #endif
358
359 /********************************************************************
360  *                      Core slab cache functions
361  *******************************************************************/
362
363 /*
364  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
365  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
366  * random number.
367  */
368 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
369                                  unsigned long ptr_addr)
370 {
371 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
372         /*
373          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
374          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
375          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
376          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
377          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
378          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
379          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
380          * freepointer to be restored incorrectly.
381          */
382         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
383                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
384 #else
385         return ptr;
386 #endif
387 }
388
389 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
390 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
391                                          void *ptr_addr)
392 {
393         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
394                             (unsigned long)ptr_addr);
395 }
396
397 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
398 {
399         object = kasan_reset_tag(object);
400         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
401 }
402
403 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
404 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
405 {
406         prefetchw(object + s->offset);
407 }
408 #endif
409
410 /*
411  * When running under KMSAN, get_freepointer_safe() may return an uninitialized
412  * pointer value in the case the current thread loses the race for the next
413  * memory chunk in the freelist. In that case this_cpu_cmpxchg_double() in
414  * slab_alloc_node() will fail, so the uninitialized value won't be used, but
415  * KMSAN will still check all arguments of cmpxchg because of imperfect
416  * handling of inline assembly.
417  * To work around this problem, we apply __no_kmsan_checks to ensure that
418  * get_freepointer_safe() returns initialized memory.
419  */
420 __no_kmsan_checks
421 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
422 {
423         unsigned long freepointer_addr;
424         void *p;
425
426         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
427                 return get_freepointer(s, object);
428
429         object = kasan_reset_tag(object);
430         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
431         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
432         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
433 }
434
435 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
436 {
437         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
438
439 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
440         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
441 #endif
442
443         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
444         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
445 }
446
447 /* Loop over all objects in a slab */
448 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
449         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
450                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
451                 __p += (__s)->size)
452
453 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
454 {
455         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
456 }
457
458 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
459                 unsigned int size)
460 {
461         struct kmem_cache_order_objects x = {
462                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
463         };
464
465         return x;
466 }
467
468 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
469 {
470         return x.x >> OO_SHIFT;
471 }
472
473 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
474 {
475         return x.x & OO_MASK;
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
479 static void slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
480 {
481         unsigned int nr_slabs;
482
483         s->cpu_partial = nr_objects;
484
485         /*
486          * We take the number of objects but actually limit the number of
487          * slabs on the per cpu partial list, in order to limit excessive
488          * growth of the list. For simplicity we assume that the slabs will
489          * be half-full.
490          */
491         nr_slabs = DIV_ROUND_UP(nr_objects * 2, oo_objects(s->oo));
492         s->cpu_partial_slabs = nr_slabs;
493 }
494 #else
495 static inline void
496 slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
497 {
498 }
499 #endif /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
500
501 /*
502  * Per slab locking using the pagelock
503  */
504 static __always_inline void slab_lock(struct slab *slab)
505 {
506         struct page *page = slab_page(slab);
507
508         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
509         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
510 }
511
512 static __always_inline void slab_unlock(struct slab *slab)
513 {
514         struct page *page = slab_page(slab);
515
516         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
517         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
518 }
519
520 static inline bool
521 __update_freelist_fast(struct slab *slab,
522                       void *freelist_old, unsigned long counters_old,
523                       void *freelist_new, unsigned long counters_new)
524 {
525 #ifdef system_has_freelist_aba
526         freelist_aba_t old = { .freelist = freelist_old, .counter = counters_old };
527         freelist_aba_t new = { .freelist = freelist_new, .counter = counters_new };
528
529         return try_cmpxchg_freelist(&slab->freelist_counter.full, &old.full, new.full);
530 #else
531         return false;
532 #endif
533 }
534
535 static inline bool
536 __update_freelist_slow(struct slab *slab,
537                       void *freelist_old, unsigned long counters_old,
538                       void *freelist_new, unsigned long counters_new)
539 {
540         bool ret = false;
541
542         slab_lock(slab);
543         if (slab->freelist == freelist_old &&
544             slab->counters == counters_old) {
545                 slab->freelist = freelist_new;
546                 slab->counters = counters_new;
547                 ret = true;
548         }
549         slab_unlock(slab);
550
551         return ret;
552 }
553
554 /*
555  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
556  * by an _irqsave() lock variant. On PREEMPT_RT the preempt_disable(), which is
557  * part of bit_spin_lock(), is sufficient because the policy is not to allow any
558  * allocation/ free operation in hardirq context. Therefore nothing can
559  * interrupt the operation.
560  */
561 static inline bool __slab_update_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
562                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
563                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
564                 const char *n)
565 {
566         bool ret;
567
568         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH())
569                 lockdep_assert_irqs_disabled();
570
571         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
572                 ret = __update_freelist_fast(slab, freelist_old, counters_old,
573                                             freelist_new, counters_new);
574         } else {
575                 ret = __update_freelist_slow(slab, freelist_old, counters_old,
576                                             freelist_new, counters_new);
577         }
578         if (likely(ret))
579                 return true;
580
581         cpu_relax();
582         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
583
584 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
585         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
586 #endif
587
588         return false;
589 }
590
591 static inline bool slab_update_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
592                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
593                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
594                 const char *n)
595 {
596         bool ret;
597
598         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
599                 ret = __update_freelist_fast(slab, freelist_old, counters_old,
600                                             freelist_new, counters_new);
601         } else {
602                 unsigned long flags;
603
604                 local_irq_save(flags);
605                 ret = __update_freelist_slow(slab, freelist_old, counters_old,
606                                             freelist_new, counters_new);
607                 local_irq_restore(flags);
608         }
609         if (likely(ret))
610                 return true;
611
612         cpu_relax();
613         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
614
615 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
616         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
617 #endif
618
619         return false;
620 }
621
622 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
623 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
624 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
625
626 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
627                        struct slab *slab)
628 {
629         void *addr = slab_address(slab);
630         void *p;
631
632         bitmap_zero(obj_map, slab->objects);
633
634         for (p = slab->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
635                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
636 }
637
638 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
639 static bool slab_add_kunit_errors(void)
640 {
641         struct kunit_resource *resource;
642
643         if (!kunit_get_current_test())
644                 return false;
645
646         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
647         if (!resource)
648                 return false;
649
650         (*(int *)resource->data)++;
651         kunit_put_resource(resource);
652         return true;
653 }
654 #else
655 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
656 #endif
657
658 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
659 {
660         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
661                 return s->size - s->red_left_pad;
662
663         return s->size;
664 }
665
666 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
667 {
668         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
669                 p -= s->red_left_pad;
670
671         return p;
672 }
673
674 /*
675  * Debug settings:
676  */
677 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
678 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
679 #else
680 static slab_flags_t slub_debug;
681 #endif
682
683 static char *slub_debug_string;
684 static int disable_higher_order_debug;
685
686 /*
687  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
688  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
689  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
690  * to tell kasan that these accesses are OK.
691  */
692 static inline void metadata_access_enable(void)
693 {
694         kasan_disable_current();
695 }
696
697 static inline void metadata_access_disable(void)
698 {
699         kasan_enable_current();
700 }
701
702 /*
703  * Object debugging
704  */
705
706 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
707 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
708                                 struct slab *slab, void *object)
709 {
710         void *base;
711
712         if (!object)
713                 return 1;
714
715         base = slab_address(slab);
716         object = kasan_reset_tag(object);
717         object = restore_red_left(s, object);
718         if (object < base || object >= base + slab->objects * s->size ||
719                 (object - base) % s->size) {
720                 return 0;
721         }
722
723         return 1;
724 }
725
726 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
727                           unsigned int length)
728 {
729         metadata_access_enable();
730         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
731                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
732         metadata_access_disable();
733 }
734
735 /*
736  * See comment in calculate_sizes().
737  */
738 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
739 {
740         return s->offset >= s->inuse;
741 }
742
743 /*
744  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
745  * not overlapping with object.
746  */
747 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
748 {
749         if (freeptr_outside_object(s))
750                 return s->inuse + sizeof(void *);
751         else
752                 return s->inuse;
753 }
754
755 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
756         enum track_item alloc)
757 {
758         struct track *p;
759
760         p = object + get_info_end(s);
761
762         return kasan_reset_tag(p + alloc);
763 }
764
765 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
766 static noinline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
767 {
768         depot_stack_handle_t handle;
769         unsigned long entries[TRACK_ADDRS_COUNT];
770         unsigned int nr_entries;
771
772         nr_entries = stack_trace_save(entries, ARRAY_SIZE(entries), 3);
773         handle = stack_depot_save(entries, nr_entries, GFP_NOWAIT);
774
775         return handle;
776 }
777 #else
778 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
779 {
780         return 0;
781 }
782 #endif
783
784 static void set_track_update(struct kmem_cache *s, void *object,
785                              enum track_item alloc, unsigned long addr,
786                              depot_stack_handle_t handle)
787 {
788         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
789
790 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
791         p->handle = handle;
792 #endif
793         p->addr = addr;
794         p->cpu = smp_processor_id();
795         p->pid = current->pid;
796         p->when = jiffies;
797 }
798
799 static __always_inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
800                                       enum track_item alloc, unsigned long addr)
801 {
802         depot_stack_handle_t handle = set_track_prepare();
803
804         set_track_update(s, object, alloc, addr, handle);
805 }
806
807 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
808 {
809         struct track *p;
810
811         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
812                 return;
813
814         p = get_track(s, object, TRACK_ALLOC);
815         memset(p, 0, 2*sizeof(struct track));
816 }
817
818 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
819 {
820         depot_stack_handle_t handle __maybe_unused;
821
822         if (!t->addr)
823                 return;
824
825         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
826                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
827 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
828         handle = READ_ONCE(t->handle);
829         if (handle)
830                 stack_depot_print(handle);
831         else
832                 pr_err("object allocation/free stack trace missing\n");
833 #endif
834 }
835
836 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
837 {
838         unsigned long pr_time = jiffies;
839         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
840                 return;
841
842         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
843         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
844 }
845
846 static void print_slab_info(const struct slab *slab)
847 {
848         struct folio *folio = (struct folio *)slab_folio(slab);
849
850         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%pGp\n",
851                slab, slab->objects, slab->inuse, slab->freelist,
852                folio_flags(folio, 0));
853 }
854
855 /*
856  * kmalloc caches has fixed sizes (mostly power of 2), and kmalloc() API
857  * family will round up the real request size to these fixed ones, so
858  * there could be an extra area than what is requested. Save the original
859  * request size in the meta data area, for better debug and sanity check.
860  */
861 static inline void set_orig_size(struct kmem_cache *s,
862                                 void *object, unsigned int orig_size)
863 {
864         void *p = kasan_reset_tag(object);
865
866         if (!slub_debug_orig_size(s))
867                 return;
868
869 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
870         /*
871          * KASAN could save its free meta data in object's data area at
872          * offset 0, if the size is larger than 'orig_size', it will
873          * overlap the data redzone in [orig_size+1, object_size], and
874          * the check should be skipped.
875          */
876         if (kasan_metadata_size(s, true) > orig_size)
877                 orig_size = s->object_size;
878 #endif
879
880         p += get_info_end(s);
881         p += sizeof(struct track) * 2;
882
883         *(unsigned int *)p = orig_size;
884 }
885
886 static inline unsigned int get_orig_size(struct kmem_cache *s, void *object)
887 {
888         void *p = kasan_reset_tag(object);
889
890         if (!slub_debug_orig_size(s))
891                 return s->object_size;
892
893         p += get_info_end(s);
894         p += sizeof(struct track) * 2;
895
896         return *(unsigned int *)p;
897 }
898
899 void skip_orig_size_check(struct kmem_cache *s, const void *object)
900 {
901         set_orig_size(s, (void *)object, s->object_size);
902 }
903
904 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
905 {
906         struct va_format vaf;
907         va_list args;
908
909         va_start(args, fmt);
910         vaf.fmt = fmt;
911         vaf.va = &args;
912         pr_err("=============================================================================\n");
913         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
914         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
915         va_end(args);
916 }
917
918 __printf(2, 3)
919 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
920 {
921         struct va_format vaf;
922         va_list args;
923
924         if (slab_add_kunit_errors())
925                 return;
926
927         va_start(args, fmt);
928         vaf.fmt = fmt;
929         vaf.va = &args;
930         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
931         va_end(args);
932 }
933
934 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
935 {
936         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
937         u8 *addr = slab_address(slab);
938
939         print_tracking(s, p);
940
941         print_slab_info(slab);
942
943         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
944                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
945
946         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
947                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
948                               s->red_left_pad);
949         else if (p > addr + 16)
950                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
951
952         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
953                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
954         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
955                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
956                         s->inuse - s->object_size);
957
958         off = get_info_end(s);
959
960         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
961                 off += 2 * sizeof(struct track);
962
963         if (slub_debug_orig_size(s))
964                 off += sizeof(unsigned int);
965
966         off += kasan_metadata_size(s, false);
967
968         if (off != size_from_object(s))
969                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
970                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
971                               size_from_object(s) - off);
972
973         dump_stack();
974 }
975
976 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
977                         u8 *object, char *reason)
978 {
979         if (slab_add_kunit_errors())
980                 return;
981
982         slab_bug(s, "%s", reason);
983         print_trailer(s, slab, object);
984         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
985 }
986
987 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
988                                void **freelist, void *nextfree)
989 {
990         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
991             !check_valid_pointer(s, slab, nextfree) && freelist) {
992                 object_err(s, slab, *freelist, "Freechain corrupt");
993                 *freelist = NULL;
994                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
995                 return true;
996         }
997
998         return false;
999 }
1000
1001 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1002                         const char *fmt, ...)
1003 {
1004         va_list args;
1005         char buf[100];
1006
1007         if (slab_add_kunit_errors())
1008                 return;
1009
1010         va_start(args, fmt);
1011         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
1012         va_end(args);
1013         slab_bug(s, "%s", buf);
1014         print_slab_info(slab);
1015         dump_stack();
1016         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1017 }
1018
1019 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
1020 {
1021         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
1022         unsigned int poison_size = s->object_size;
1023
1024         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1025                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
1026
1027                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1028                         /*
1029                          * Redzone the extra allocated space by kmalloc than
1030                          * requested, and the poison size will be limited to
1031                          * the original request size accordingly.
1032                          */
1033                         poison_size = get_orig_size(s, object);
1034                 }
1035         }
1036
1037         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
1038                 memset(p, POISON_FREE, poison_size - 1);
1039                 p[poison_size - 1] = POISON_END;
1040         }
1041
1042         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
1043                 memset(p + poison_size, val, s->inuse - poison_size);
1044 }
1045
1046 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
1047                                                 void *from, void *to)
1048 {
1049         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
1050         memset(from, data, to - from);
1051 }
1052
1053 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1054                         u8 *object, char *what,
1055                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
1056 {
1057         u8 *fault;
1058         u8 *end;
1059         u8 *addr = slab_address(slab);
1060
1061         metadata_access_enable();
1062         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
1063         metadata_access_disable();
1064         if (!fault)
1065                 return 1;
1066
1067         end = start + bytes;
1068         while (end > fault && end[-1] == value)
1069                 end--;
1070
1071         if (slab_add_kunit_errors())
1072                 goto skip_bug_print;
1073
1074         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
1075         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
1076                                         fault, end - 1, fault - addr,
1077                                         fault[0], value);
1078         print_trailer(s, slab, object);
1079         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1080
1081 skip_bug_print:
1082         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
1083         return 0;
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Object layout:
1088  *
1089  * object address
1090  *      Bytes of the object to be managed.
1091  *      If the freepointer may overlay the object then the free
1092  *      pointer is at the middle of the object.
1093  *
1094  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
1095  *      0xa5 (POISON_END)
1096  *
1097  * object + s->object_size
1098  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
1099  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
1100  *      object_size == inuse.
1101  *
1102  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
1103  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
1104  *
1105  * object + s->inuse
1106  *      Meta data starts here.
1107  *
1108  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
1109  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
1110  *      C. Original request size for kmalloc object (SLAB_STORE_USER enabled)
1111  *      D. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
1112  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
1113  *              before the word boundary.
1114  *
1115  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
1116  *
1117  * object + s->size
1118  *      Nothing is used beyond s->size.
1119  *
1120  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
1121  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
1122  * may be used with merged slabcaches.
1123  */
1124
1125 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
1126 {
1127         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
1128
1129         if (s->flags & SLAB_STORE_USER) {
1130                 /* We also have user information there */
1131                 off += 2 * sizeof(struct track);
1132
1133                 if (s->flags & SLAB_KMALLOC)
1134                         off += sizeof(unsigned int);
1135         }
1136
1137         off += kasan_metadata_size(s, false);
1138
1139         if (size_from_object(s) == off)
1140                 return 1;
1141
1142         return check_bytes_and_report(s, slab, p, "Object padding",
1143                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
1144 }
1145
1146 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1147 static void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1148 {
1149         u8 *start;
1150         u8 *fault;
1151         u8 *end;
1152         u8 *pad;
1153         int length;
1154         int remainder;
1155
1156         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1157                 return;
1158
1159         start = slab_address(slab);
1160         length = slab_size(slab);
1161         end = start + length;
1162         remainder = length % s->size;
1163         if (!remainder)
1164                 return;
1165
1166         pad = end - remainder;
1167         metadata_access_enable();
1168         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1169         metadata_access_disable();
1170         if (!fault)
1171                 return;
1172         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1173                 end--;
1174
1175         slab_err(s, slab, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1176                         fault, end - 1, fault - start);
1177         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1178
1179         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1180 }
1181
1182 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1183                                         void *object, u8 val)
1184 {
1185         u8 *p = object;
1186         u8 *endobject = object + s->object_size;
1187         unsigned int orig_size;
1188
1189         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1190                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Left Redzone",
1191                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1192                         return 0;
1193
1194                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Right Redzone",
1195                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1196                         return 0;
1197
1198                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1199                         orig_size = get_orig_size(s, object);
1200
1201                         if (s->object_size > orig_size  &&
1202                                 !check_bytes_and_report(s, slab, object,
1203                                         "kmalloc Redzone", p + orig_size,
1204                                         val, s->object_size - orig_size)) {
1205                                 return 0;
1206                         }
1207                 }
1208         } else {
1209                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1210                         check_bytes_and_report(s, slab, p, "Alignment padding",
1211                                 endobject, POISON_INUSE,
1212                                 s->inuse - s->object_size);
1213                 }
1214         }
1215
1216         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1217                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1218                         (!check_bytes_and_report(s, slab, p, "Poison", p,
1219                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1220                          !check_bytes_and_report(s, slab, p, "End Poison",
1221                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1222                         return 0;
1223                 /*
1224                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1225                  */
1226                 check_pad_bytes(s, slab, p);
1227         }
1228
1229         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1230                 /*
1231                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1232                  * freepointer while object is allocated.
1233                  */
1234                 return 1;
1235
1236         /* Check free pointer validity */
1237         if (!check_valid_pointer(s, slab, get_freepointer(s, p))) {
1238                 object_err(s, slab, p, "Freepointer corrupt");
1239                 /*
1240                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1241                  * of the free objects in this slab. May cause
1242                  * another error because the object count is now wrong.
1243                  */
1244                 set_freepointer(s, p, NULL);
1245                 return 0;
1246         }
1247         return 1;
1248 }
1249
1250 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1251 {
1252         int maxobj;
1253
1254         if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1255                 slab_err(s, slab, "Not a valid slab page");
1256                 return 0;
1257         }
1258
1259         maxobj = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1260         if (slab->objects > maxobj) {
1261                 slab_err(s, slab, "objects %u > max %u",
1262                         slab->objects, maxobj);
1263                 return 0;
1264         }
1265         if (slab->inuse > slab->objects) {
1266                 slab_err(s, slab, "inuse %u > max %u",
1267                         slab->inuse, slab->objects);
1268                 return 0;
1269         }
1270         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1271         slab_pad_check(s, slab);
1272         return 1;
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Determine if a certain object in a slab is on the freelist. Must hold the
1277  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1278  */
1279 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *search)
1280 {
1281         int nr = 0;
1282         void *fp;
1283         void *object = NULL;
1284         int max_objects;
1285
1286         fp = slab->freelist;
1287         while (fp && nr <= slab->objects) {
1288                 if (fp == search)
1289                         return 1;
1290                 if (!check_valid_pointer(s, slab, fp)) {
1291                         if (object) {
1292                                 object_err(s, slab, object,
1293                                         "Freechain corrupt");
1294                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1295                         } else {
1296                                 slab_err(s, slab, "Freepointer corrupt");
1297                                 slab->freelist = NULL;
1298                                 slab->inuse = slab->objects;
1299                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1300                                 return 0;
1301                         }
1302                         break;
1303                 }
1304                 object = fp;
1305                 fp = get_freepointer(s, object);
1306                 nr++;
1307         }
1308
1309         max_objects = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1310         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1311                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1312
1313         if (slab->objects != max_objects) {
1314                 slab_err(s, slab, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1315                          slab->objects, max_objects);
1316                 slab->objects = max_objects;
1317                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1318         }
1319         if (slab->inuse != slab->objects - nr) {
1320                 slab_err(s, slab, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1321                          slab->inuse, slab->objects - nr);
1322                 slab->inuse = slab->objects - nr;
1323                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1324         }
1325         return search == NULL;
1326 }
1327
1328 static void trace(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *object,
1329                                                                 int alloc)
1330 {
1331         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1332                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1333                         s->name,
1334                         alloc ? "alloc" : "free",
1335                         object, slab->inuse,
1336                         slab->freelist);
1337
1338                 if (!alloc)
1339                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1340                                         s->object_size);
1341
1342                 dump_stack();
1343         }
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1348  */
1349 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1350         struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1351 {
1352         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1353                 return;
1354
1355         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1356         list_add(&slab->slab_list, &n->full);
1357 }
1358
1359 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1360 {
1361         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1362                 return;
1363
1364         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1365         list_del(&slab->slab_list);
1366 }
1367
1368 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1369 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1370 {
1371         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1372
1373         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1374 }
1375
1376 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1377 {
1378         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1379 }
1380
1381 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1382 {
1383         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1384
1385         /*
1386          * May be called early in order to allocate a slab for the
1387          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1388          * dilemma by deferring the increment of the count during
1389          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1390          */
1391         if (likely(n)) {
1392                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1393                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1394         }
1395 }
1396 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1397 {
1398         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1399
1400         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1401         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1402 }
1403
1404 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1405 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object)
1406 {
1407         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1408                 return;
1409
1410         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1411         init_tracking(s, object);
1412 }
1413
1414 static
1415 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr)
1416 {
1417         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1418                 return;
1419
1420         metadata_access_enable();
1421         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, slab_size(slab));
1422         metadata_access_disable();
1423 }
1424
1425 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1426                                         struct slab *slab, void *object)
1427 {
1428         if (!check_slab(s, slab))
1429                 return 0;
1430
1431         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1432                 object_err(s, slab, object, "Freelist Pointer check fails");
1433                 return 0;
1434         }
1435
1436         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1437                 return 0;
1438
1439         return 1;
1440 }
1441
1442 static noinline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1443                         struct slab *slab, void *object, int orig_size)
1444 {
1445         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1446                 if (!alloc_consistency_checks(s, slab, object))
1447                         goto bad;
1448         }
1449
1450         /* Success. Perform special debug activities for allocs */
1451         trace(s, slab, object, 1);
1452         set_orig_size(s, object, orig_size);
1453         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1454         return true;
1455
1456 bad:
1457         if (folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1458                 /*
1459                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1460                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1461                  * as used avoids touching the remaining objects.
1462                  */
1463                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1464                 slab->inuse = slab->objects;
1465                 slab->freelist = NULL;
1466         }
1467         return false;
1468 }
1469
1470 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1471                 struct slab *slab, void *object, unsigned long addr)
1472 {
1473         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1474                 slab_err(s, slab, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1475                 return 0;
1476         }
1477
1478         if (on_freelist(s, slab, object)) {
1479                 object_err(s, slab, object, "Object already free");
1480                 return 0;
1481         }
1482
1483         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1484                 return 0;
1485
1486         if (unlikely(s != slab->slab_cache)) {
1487                 if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1488                         slab_err(s, slab, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1489                                  object);
1490                 } else if (!slab->slab_cache) {
1491                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1492                                object);
1493                         dump_stack();
1494                 } else
1495                         object_err(s, slab, object,
1496                                         "page slab pointer corrupt.");
1497                 return 0;
1498         }
1499         return 1;
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1504  *
1505  * @str:    start of block
1506  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1507  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1508  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1509  *
1510  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1511  */
1512 static char *
1513 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1514 {
1515         bool higher_order_disable = false;
1516
1517         /* Skip any completely empty blocks */
1518         while (*str && *str == ';')
1519                 str++;
1520
1521         if (*str == ',') {
1522                 /*
1523                  * No options but restriction on slabs. This means full
1524                  * debugging for slabs matching a pattern.
1525                  */
1526                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1527                 goto check_slabs;
1528         }
1529         *flags = 0;
1530
1531         /* Determine which debug features should be switched on */
1532         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1533                 switch (tolower(*str)) {
1534                 case '-':
1535                         *flags = 0;
1536                         break;
1537                 case 'f':
1538                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1539                         break;
1540                 case 'z':
1541                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1542                         break;
1543                 case 'p':
1544                         *flags |= SLAB_POISON;
1545                         break;
1546                 case 'u':
1547                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1548                         break;
1549                 case 't':
1550                         *flags |= SLAB_TRACE;
1551                         break;
1552                 case 'a':
1553                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1554                         break;
1555                 case 'o':
1556                         /*
1557                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1558                          * order would increase as a result.
1559                          */
1560                         higher_order_disable = true;
1561                         break;
1562                 default:
1563                         if (init)
1564                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1565                 }
1566         }
1567 check_slabs:
1568         if (*str == ',')
1569                 *slabs = ++str;
1570         else
1571                 *slabs = NULL;
1572
1573         /* Skip over the slab list */
1574         while (*str && *str != ';')
1575                 str++;
1576
1577         /* Skip any completely empty blocks */
1578         while (*str && *str == ';')
1579                 str++;
1580
1581         if (init && higher_order_disable)
1582                 disable_higher_order_debug = 1;
1583
1584         if (*str)
1585                 return str;
1586         else
1587                 return NULL;
1588 }
1589
1590 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1591 {
1592         slab_flags_t flags;
1593         slab_flags_t global_flags;
1594         char *saved_str;
1595         char *slab_list;
1596         bool global_slub_debug_changed = false;
1597         bool slab_list_specified = false;
1598
1599         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1600         if (*str++ != '=' || !*str)
1601                 /*
1602                  * No options specified. Switch on full debugging.
1603                  */
1604                 goto out;
1605
1606         saved_str = str;
1607         while (str) {
1608                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1609
1610                 if (!slab_list) {
1611                         global_flags = flags;
1612                         global_slub_debug_changed = true;
1613                 } else {
1614                         slab_list_specified = true;
1615                         if (flags & SLAB_STORE_USER)
1616                                 stack_depot_request_early_init();
1617                 }
1618         }
1619
1620         /*
1621          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1622          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1623          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1624          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1625          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1626          */
1627         if (slab_list_specified) {
1628                 if (!global_slub_debug_changed)
1629                         global_flags = slub_debug;
1630                 slub_debug_string = saved_str;
1631         }
1632 out:
1633         slub_debug = global_flags;
1634         if (slub_debug & SLAB_STORE_USER)
1635                 stack_depot_request_early_init();
1636         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1637                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1638         else
1639                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1640         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1641              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1642             (slub_debug & SLAB_POISON))
1643                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1644         return 1;
1645 }
1646
1647 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1648
1649 /*
1650  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1651  * @object_size:        the size of an object without meta data
1652  * @flags:              flags to set
1653  * @name:               name of the cache
1654  *
1655  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1656  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1657  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1658  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1659  */
1660 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1661         slab_flags_t flags, const char *name)
1662 {
1663         char *iter;
1664         size_t len;
1665         char *next_block;
1666         slab_flags_t block_flags;
1667         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1668
1669         if (flags & SLAB_NO_USER_FLAGS)
1670                 return flags;
1671
1672         /*
1673          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1674          * don't store user (stack trace) information by default,
1675          * but let the user enable it via the command line below.
1676          */
1677         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1678                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1679
1680         len = strlen(name);
1681         next_block = slub_debug_string;
1682         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1683         while (next_block) {
1684                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1685                 if (!iter)
1686                         continue;
1687                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1688                 while (*iter) {
1689                         char *end, *glob;
1690                         size_t cmplen;
1691
1692                         end = strchrnul(iter, ',');
1693                         if (next_block && next_block < end)
1694                                 end = next_block - 1;
1695
1696                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1697                         if (glob)
1698                                 cmplen = glob - iter;
1699                         else
1700                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1701
1702                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1703                                 flags |= block_flags;
1704                                 return flags;
1705                         }
1706
1707                         if (!*end || *end == ';')
1708                                 break;
1709                         iter = end + 1;
1710                 }
1711         }
1712
1713         return flags | slub_debug_local;
1714 }
1715 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1716 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object) {}
1717 static inline
1718 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr) {}
1719
1720 static inline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1721         struct slab *slab, void *object, int orig_size) { return true; }
1722
1723 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1724         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
1725         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle) { return true; }
1726
1727 static inline void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab) {}
1728 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1729                         void *object, u8 val) { return 1; }
1730 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void) { return 0; }
1731 static inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
1732                              enum track_item alloc, unsigned long addr) {}
1733 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1734                                         struct slab *slab) {}
1735 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1736                                         struct slab *slab) {}
1737 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1738         slab_flags_t flags, const char *name)
1739 {
1740         return flags;
1741 }
1742 #define slub_debug 0
1743
1744 #define disable_higher_order_debug 0
1745
1746 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1747                                                         { return 0; }
1748 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1749                                                         { return 0; }
1750 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1751                                                         int objects) {}
1752 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1753                                                         int objects) {}
1754
1755 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
1756 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1757                                void **freelist, void *nextfree)
1758 {
1759         return false;
1760 }
1761 #endif
1762 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1763
1764 /*
1765  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1766  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1767  */
1768 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1769                                                 void *x, bool init)
1770 {
1771         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1772         kmsan_slab_free(s, x);
1773
1774         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1775
1776         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1777                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1778
1779         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1780         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1781                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1782                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1783
1784         /*
1785          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1786          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1787          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1788          *
1789          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1790          * but don't touch the SLAB redzone.
1791          */
1792         if (init) {
1793                 int rsize;
1794
1795                 if (!kasan_has_integrated_init())
1796                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1797                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1798                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1799                        s->size - s->inuse - rsize);
1800         }
1801         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1802         return kasan_slab_free(s, x, init);
1803 }
1804
1805 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1806                                            void **head, void **tail,
1807                                            int *cnt)
1808 {
1809
1810         void *object;
1811         void *next = *head;
1812         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1813
1814         if (is_kfence_address(next)) {
1815                 slab_free_hook(s, next, false);
1816                 return true;
1817         }
1818
1819         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1820         *head = NULL;
1821         *tail = NULL;
1822
1823         do {
1824                 object = next;
1825                 next = get_freepointer(s, object);
1826
1827                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1828                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1829                         /* Move object to the new freelist */
1830                         set_freepointer(s, object, *head);
1831                         *head = object;
1832                         if (!*tail)
1833                                 *tail = object;
1834                 } else {
1835                         /*
1836                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1837                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1838                          */
1839                         --(*cnt);
1840                 }
1841         } while (object != old_tail);
1842
1843         if (*head == *tail)
1844                 *tail = NULL;
1845
1846         return *head != NULL;
1847 }
1848
1849 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, void *object)
1850 {
1851         setup_object_debug(s, object);
1852         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1853         if (unlikely(s->ctor)) {
1854                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1855                 s->ctor(object);
1856                 kasan_poison_object_data(s, object);
1857         }
1858         return object;
1859 }
1860
1861 /*
1862  * Slab allocation and freeing
1863  */
1864 static inline struct slab *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1865                 struct kmem_cache_order_objects oo)
1866 {
1867         struct folio *folio;
1868         struct slab *slab;
1869         unsigned int order = oo_order(oo);
1870
1871         if (node == NUMA_NO_NODE)
1872                 folio = (struct folio *)alloc_pages(flags, order);
1873         else
1874                 folio = (struct folio *)__alloc_pages_node(node, flags, order);
1875
1876         if (!folio)
1877                 return NULL;
1878
1879         slab = folio_slab(folio);
1880         __folio_set_slab(folio);
1881         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1882         smp_wmb();
1883         if (folio_is_pfmemalloc(folio))
1884                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1885
1886         return slab;
1887 }
1888
1889 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1890 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1891 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1892 {
1893         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1894         int err;
1895
1896         /* Bailout if already initialised */
1897         if (s->random_seq)
1898                 return 0;
1899
1900         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1901         if (err) {
1902                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1903                         s->name);
1904                 return err;
1905         }
1906
1907         /* Transform to an offset on the set of pages */
1908         if (s->random_seq) {
1909                 unsigned int i;
1910
1911                 for (i = 0; i < count; i++)
1912                         s->random_seq[i] *= s->size;
1913         }
1914         return 0;
1915 }
1916
1917 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1918 static void __init init_freelist_randomization(void)
1919 {
1920         struct kmem_cache *s;
1921
1922         mutex_lock(&slab_mutex);
1923
1924         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1925                 init_cache_random_seq(s);
1926
1927         mutex_unlock(&slab_mutex);
1928 }
1929
1930 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1931 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1932                                 unsigned long *pos, void *start,
1933                                 unsigned long page_limit,
1934                                 unsigned long freelist_count)
1935 {
1936         unsigned int idx;
1937
1938         /*
1939          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1940          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1941          */
1942         do {
1943                 idx = s->random_seq[*pos];
1944                 *pos += 1;
1945                 if (*pos >= freelist_count)
1946                         *pos = 0;
1947         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1948
1949         return (char *)start + idx;
1950 }
1951
1952 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1953 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1954 {
1955         void *start;
1956         void *cur;
1957         void *next;
1958         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1959
1960         if (slab->objects < 2 || !s->random_seq)
1961                 return false;
1962
1963         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1964         pos = get_random_u32_below(freelist_count);
1965
1966         page_limit = slab->objects * s->size;
1967         start = fixup_red_left(s, slab_address(slab));
1968
1969         /* First entry is used as the base of the freelist */
1970         cur = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1971                                 freelist_count);
1972         cur = setup_object(s, cur);
1973         slab->freelist = cur;
1974
1975         for (idx = 1; idx < slab->objects; idx++) {
1976                 next = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1977                         freelist_count);
1978                 next = setup_object(s, next);
1979                 set_freepointer(s, cur, next);
1980                 cur = next;
1981         }
1982         set_freepointer(s, cur, NULL);
1983
1984         return true;
1985 }
1986 #else
1987 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1988 {
1989         return 0;
1990 }
1991 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1992 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1993 {
1994         return false;
1995 }
1996 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1997
1998 static struct slab *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1999 {
2000         struct slab *slab;
2001         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
2002         gfp_t alloc_gfp;
2003         void *start, *p, *next;
2004         int idx;
2005         bool shuffle;
2006
2007         flags &= gfp_allowed_mask;
2008
2009         flags |= s->allocflags;
2010
2011         /*
2012          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
2013          * so we fall-back to the minimum order allocation.
2014          */
2015         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
2016         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
2017                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_RECLAIM;
2018
2019         slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
2020         if (unlikely(!slab)) {
2021                 oo = s->min;
2022                 alloc_gfp = flags;
2023                 /*
2024                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
2025                  * Try a lower order alloc if possible
2026                  */
2027                 slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
2028                 if (unlikely(!slab))
2029                         return NULL;
2030                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
2031         }
2032
2033         slab->objects = oo_objects(oo);
2034         slab->inuse = 0;
2035         slab->frozen = 0;
2036
2037         account_slab(slab, oo_order(oo), s, flags);
2038
2039         slab->slab_cache = s;
2040
2041         kasan_poison_slab(slab);
2042
2043         start = slab_address(slab);
2044
2045         setup_slab_debug(s, slab, start);
2046
2047         shuffle = shuffle_freelist(s, slab);
2048
2049         if (!shuffle) {
2050                 start = fixup_red_left(s, start);
2051                 start = setup_object(s, start);
2052                 slab->freelist = start;
2053                 for (idx = 0, p = start; idx < slab->objects - 1; idx++) {
2054                         next = p + s->size;
2055                         next = setup_object(s, next);
2056                         set_freepointer(s, p, next);
2057                         p = next;
2058                 }
2059                 set_freepointer(s, p, NULL);
2060         }
2061
2062         return slab;
2063 }
2064
2065 static struct slab *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
2066 {
2067         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2068                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2069
2070         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2071
2072         return allocate_slab(s,
2073                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
2074 }
2075
2076 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2077 {
2078         struct folio *folio = slab_folio(slab);
2079         int order = folio_order(folio);
2080         int pages = 1 << order;
2081
2082         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
2083         folio->mapping = NULL;
2084         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
2085         smp_wmb();
2086         __folio_clear_slab(folio);
2087         mm_account_reclaimed_pages(pages);
2088         unaccount_slab(slab, order, s);
2089         __free_pages(&folio->page, order);
2090 }
2091
2092 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2093 {
2094         struct slab *slab = container_of(h, struct slab, rcu_head);
2095
2096         __free_slab(slab->slab_cache, slab);
2097 }
2098
2099 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2100 {
2101         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
2102                 void *p;
2103
2104                 slab_pad_check(s, slab);
2105                 for_each_object(p, s, slab_address(slab), slab->objects)
2106                         check_object(s, slab, p, SLUB_RED_INACTIVE);
2107         }
2108
2109         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2110                 call_rcu(&slab->rcu_head, rcu_free_slab);
2111         else
2112                 __free_slab(s, slab);
2113 }
2114
2115 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2116 {
2117         dec_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
2118         free_slab(s, slab);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Management of partially allocated slabs.
2123  */
2124 static inline void
2125 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int tail)
2126 {
2127         n->nr_partial++;
2128         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2129                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->partial);
2130         else
2131                 list_add(&slab->slab_list, &n->partial);
2132 }
2133
2134 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2135                                 struct slab *slab, int tail)
2136 {
2137         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2138         __add_partial(n, slab, tail);
2139 }
2140
2141 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2142                                         struct slab *slab)
2143 {
2144         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2145         list_del(&slab->slab_list);
2146         n->nr_partial--;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * Called only for kmem_cache_debug() caches instead of acquire_slab(), with a
2151  * slab from the n->partial list. Remove only a single object from the slab, do
2152  * the alloc_debug_processing() checks and leave the slab on the list, or move
2153  * it to full list if it was the last free object.
2154  */
2155 static void *alloc_single_from_partial(struct kmem_cache *s,
2156                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int orig_size)
2157 {
2158         void *object;
2159
2160         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2161
2162         object = slab->freelist;
2163         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2164         slab->inuse++;
2165
2166         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size)) {
2167                 remove_partial(n, slab);
2168                 return NULL;
2169         }
2170
2171         if (slab->inuse == slab->objects) {
2172                 remove_partial(n, slab);
2173                 add_full(s, n, slab);
2174         }
2175
2176         return object;
2177 }
2178
2179 /*
2180  * Called only for kmem_cache_debug() caches to allocate from a freshly
2181  * allocated slab. Allocate a single object instead of whole freelist
2182  * and put the slab to the partial (or full) list.
2183  */
2184 static void *alloc_single_from_new_slab(struct kmem_cache *s,
2185                                         struct slab *slab, int orig_size)
2186 {
2187         int nid = slab_nid(slab);
2188         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, nid);
2189         unsigned long flags;
2190         void *object;
2191
2192
2193         object = slab->freelist;
2194         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2195         slab->inuse = 1;
2196
2197         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size))
2198                 /*
2199                  * It's not really expected that this would fail on a
2200                  * freshly allocated slab, but a concurrent memory
2201                  * corruption in theory could cause that.
2202                  */
2203                 return NULL;
2204
2205         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2206
2207         if (slab->inuse == slab->objects)
2208                 add_full(s, n, slab);
2209         else
2210                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2211
2212         inc_slabs_node(s, nid, slab->objects);
2213         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2214
2215         return object;
2216 }
2217
2218 /*
2219  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2220  * return the pointer to the freelist.
2221  *
2222  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2223  */
2224 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2225                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2226                 int mode)
2227 {
2228         void *freelist;
2229         unsigned long counters;
2230         struct slab new;
2231
2232         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2233
2234         /*
2235          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2236          * The old freelist is the list of objects for the
2237          * per cpu allocation list.
2238          */
2239         freelist = slab->freelist;
2240         counters = slab->counters;
2241         new.counters = counters;
2242         if (mode) {
2243                 new.inuse = slab->objects;
2244                 new.freelist = NULL;
2245         } else {
2246                 new.freelist = freelist;
2247         }
2248
2249         VM_BUG_ON(new.frozen);
2250         new.frozen = 1;
2251
2252         if (!__slab_update_freelist(s, slab,
2253                         freelist, counters,
2254                         new.freelist, new.counters,
2255                         "acquire_slab"))
2256                 return NULL;
2257
2258         remove_partial(n, slab);
2259         WARN_ON(!freelist);
2260         return freelist;
2261 }
2262
2263 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2264 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain);
2265 #else
2266 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2267                                    int drain) { }
2268 #endif
2269 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags);
2270
2271 /*
2272  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2273  */
2274 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2275                               struct partial_context *pc)
2276 {
2277         struct slab *slab, *slab2;
2278         void *object = NULL;
2279         unsigned long flags;
2280         unsigned int partial_slabs = 0;
2281
2282         /*
2283          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2284          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2285          * partial slab and there is none available then get_partial()
2286          * will return NULL.
2287          */
2288         if (!n || !n->nr_partial)
2289                 return NULL;
2290
2291         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2292         list_for_each_entry_safe(slab, slab2, &n->partial, slab_list) {
2293                 void *t;
2294
2295                 if (!pfmemalloc_match(slab, pc->flags))
2296                         continue;
2297
2298                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
2299                         object = alloc_single_from_partial(s, n, slab,
2300                                                         pc->orig_size);
2301                         if (object)
2302                                 break;
2303                         continue;
2304                 }
2305
2306                 t = acquire_slab(s, n, slab, object == NULL);
2307                 if (!t)
2308                         break;
2309
2310                 if (!object) {
2311                         *pc->slab = slab;
2312                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2313                         object = t;
2314                 } else {
2315                         put_cpu_partial(s, slab, 0);
2316                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2317                         partial_slabs++;
2318                 }
2319 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2320                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2321                         || partial_slabs > s->cpu_partial_slabs / 2)
2322                         break;
2323 #else
2324                 break;
2325 #endif
2326
2327         }
2328         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2329         return object;
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Get a slab from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2334  */
2335 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, struct partial_context *pc)
2336 {
2337 #ifdef CONFIG_NUMA
2338         struct zonelist *zonelist;
2339         struct zoneref *z;
2340         struct zone *zone;
2341         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(pc->flags);
2342         void *object;
2343         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2344
2345         /*
2346          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2347          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2348          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2349          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2350          *
2351          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2352          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2353          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2354          * from other nodes and filled up.
2355          *
2356          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2357          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2358          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2359          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2360          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2361          * with available objects.
2362          */
2363         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2364                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2365                 return NULL;
2366
2367         do {
2368                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2369                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), pc->flags);
2370                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2371                         struct kmem_cache_node *n;
2372
2373                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2374
2375                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, pc->flags) &&
2376                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2377                                 object = get_partial_node(s, n, pc);
2378                                 if (object) {
2379                                         /*
2380                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2381                                          * here - if mems_allowed was updated in
2382                                          * parallel, that was a harmless race
2383                                          * between allocation and the cpuset
2384                                          * update
2385                                          */
2386                                         return object;
2387                                 }
2388                         }
2389                 }
2390         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2391 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2392         return NULL;
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Get a partial slab, lock it and return it.
2397  */
2398 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, int node, struct partial_context *pc)
2399 {
2400         void *object;
2401         int searchnode = node;
2402
2403         if (node == NUMA_NO_NODE)
2404                 searchnode = numa_mem_id();
2405
2406         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), pc);
2407         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2408                 return object;
2409
2410         return get_any_partial(s, pc);
2411 }
2412
2413 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
2414
2415 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2416 /*
2417  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2418  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2419  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2420  */
2421 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2422 #else
2423 /*
2424  * No preemption supported therefore also no need to check for
2425  * different cpus.
2426  */
2427 #define TID_STEP 1
2428 #endif /* CONFIG_PREEMPTION */
2429
2430 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2431 {
2432         return tid + TID_STEP;
2433 }
2434
2435 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2436 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2437 {
2438         return tid % TID_STEP;
2439 }
2440
2441 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2442 {
2443         return tid / TID_STEP;
2444 }
2445 #endif
2446
2447 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2448 {
2449         return cpu;
2450 }
2451
2452 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2453                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2454 {
2455 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2456         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2457
2458         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2459
2460 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2461         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2462                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2463                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2464         else
2465 #endif
2466         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2467                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2468                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2469         else
2470                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2471                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2472 #endif
2473         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2474 }
2475
2476 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2477 {
2478         int cpu;
2479         struct kmem_cache_cpu *c;
2480
2481         for_each_possible_cpu(cpu) {
2482                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2483                 local_lock_init(&c->lock);
2484                 c->tid = init_tid(cpu);
2485         }
2486 }
2487
2488 /*
2489  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with slab's freelist,
2490  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2491  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2492  * by the caller.
2493  */
2494 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2495                             void *freelist)
2496 {
2497         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FREE, M_FULL_NOLIST };
2498         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
2499         int free_delta = 0;
2500         enum slab_modes mode = M_NONE;
2501         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2502         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2503         unsigned long flags = 0;
2504         struct slab new;
2505         struct slab old;
2506
2507         if (slab->freelist) {
2508                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2509                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2510         }
2511
2512         /*
2513          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2514          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2515          */
2516         freelist_tail = NULL;
2517         freelist_iter = freelist;
2518         while (freelist_iter) {
2519                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2520
2521                 /*
2522                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2523                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2524                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2525                  */
2526                 if (freelist_corrupted(s, slab, &freelist_iter, nextfree))
2527                         break;
2528
2529                 freelist_tail = freelist_iter;
2530                 free_delta++;
2531
2532                 freelist_iter = nextfree;
2533         }
2534
2535         /*
2536          * Stage two: Unfreeze the slab while splicing the per-cpu
2537          * freelist to the head of slab's freelist.
2538          *
2539          * Ensure that the slab is unfrozen while the list presence
2540          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2541          *
2542          * We first perform cmpxchg holding lock and insert to list
2543          * when it succeed. If there is mismatch then the slab is not
2544          * unfrozen and number of objects in the slab may have changed.
2545          * Then release lock and retry cmpxchg again.
2546          */
2547 redo:
2548
2549         old.freelist = READ_ONCE(slab->freelist);
2550         old.counters = READ_ONCE(slab->counters);
2551         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2552
2553         /* Determine target state of the slab */
2554         new.counters = old.counters;
2555         if (freelist_tail) {
2556                 new.inuse -= free_delta;
2557                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2558                 new.freelist = freelist;
2559         } else
2560                 new.freelist = old.freelist;
2561
2562         new.frozen = 0;
2563
2564         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial) {
2565                 mode = M_FREE;
2566         } else if (new.freelist) {
2567                 mode = M_PARTIAL;
2568                 /*
2569                  * Taking the spinlock removes the possibility that
2570                  * acquire_slab() will see a slab that is frozen
2571                  */
2572                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2573         } else {
2574                 mode = M_FULL_NOLIST;
2575         }
2576
2577
2578         if (!slab_update_freelist(s, slab,
2579                                 old.freelist, old.counters,
2580                                 new.freelist, new.counters,
2581                                 "unfreezing slab")) {
2582                 if (mode == M_PARTIAL)
2583                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2584                 goto redo;
2585         }
2586
2587
2588         if (mode == M_PARTIAL) {
2589                 add_partial(n, slab, tail);
2590                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2591                 stat(s, tail);
2592         } else if (mode == M_FREE) {
2593                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2594                 discard_slab(s, slab);
2595                 stat(s, FREE_SLAB);
2596         } else if (mode == M_FULL_NOLIST) {
2597                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2598         }
2599 }
2600
2601 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2602 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct slab *partial_slab)
2603 {
2604         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2605         struct slab *slab, *slab_to_discard = NULL;
2606         unsigned long flags = 0;
2607
2608         while (partial_slab) {
2609                 struct slab new;
2610                 struct slab old;
2611
2612                 slab = partial_slab;
2613                 partial_slab = slab->next;
2614
2615                 n2 = get_node(s, slab_nid(slab));
2616                 if (n != n2) {
2617                         if (n)
2618                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2619
2620                         n = n2;
2621                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2622                 }
2623
2624                 do {
2625
2626                         old.freelist = slab->freelist;
2627                         old.counters = slab->counters;
2628                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2629
2630                         new.counters = old.counters;
2631                         new.freelist = old.freelist;
2632
2633                         new.frozen = 0;
2634
2635                 } while (!__slab_update_freelist(s, slab,
2636                                 old.freelist, old.counters,
2637                                 new.freelist, new.counters,
2638                                 "unfreezing slab"));
2639
2640                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2641                         slab->next = slab_to_discard;
2642                         slab_to_discard = slab;
2643                 } else {
2644                         add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2645                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2646                 }
2647         }
2648
2649         if (n)
2650                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2651
2652         while (slab_to_discard) {
2653                 slab = slab_to_discard;
2654                 slab_to_discard = slab_to_discard->next;
2655
2656                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2657                 discard_slab(s, slab);
2658                 stat(s, FREE_SLAB);
2659         }
2660 }
2661
2662 /*
2663  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2664  */
2665 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2666 {
2667         struct slab *partial_slab;
2668         unsigned long flags;
2669
2670         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2671         partial_slab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2672         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2673         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2674
2675         if (partial_slab)
2676                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2677 }
2678
2679 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2680                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2681 {
2682         struct slab *partial_slab;
2683
2684         partial_slab = slub_percpu_partial(c);
2685         c->partial = NULL;
2686
2687         if (partial_slab)
2688                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2689 }
2690
2691 /*
2692  * Put a slab that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2693  * partial slab slot if available.
2694  *
2695  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2696  * per node partial list.
2697  */
2698 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain)
2699 {
2700         struct slab *oldslab;
2701         struct slab *slab_to_unfreeze = NULL;
2702         unsigned long flags;
2703         int slabs = 0;
2704
2705         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2706
2707         oldslab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2708
2709         if (oldslab) {
2710                 if (drain && oldslab->slabs >= s->cpu_partial_slabs) {
2711                         /*
2712                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2713                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2714                          * outside of the critical section.
2715                          */
2716                         slab_to_unfreeze = oldslab;
2717                         oldslab = NULL;
2718                 } else {
2719                         slabs = oldslab->slabs;
2720                 }
2721         }
2722
2723         slabs++;
2724
2725         slab->slabs = slabs;
2726         slab->next = oldslab;
2727
2728         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, slab);
2729
2730         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2731
2732         if (slab_to_unfreeze) {
2733                 __unfreeze_partials(s, slab_to_unfreeze);
2734                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2735         }
2736 }
2737
2738 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2739
2740 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2741 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2742                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2743
2744 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2745
2746 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2747 {
2748         unsigned long flags;
2749         struct slab *slab;
2750         void *freelist;
2751
2752         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2753
2754         slab = c->slab;
2755         freelist = c->freelist;
2756
2757         c->slab = NULL;
2758         c->freelist = NULL;
2759         c->tid = next_tid(c->tid);
2760
2761         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2762
2763         if (slab) {
2764                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2765                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2766         }
2767 }
2768
2769 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2770 {
2771         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2772         void *freelist = c->freelist;
2773         struct slab *slab = c->slab;
2774
2775         c->slab = NULL;
2776         c->freelist = NULL;
2777         c->tid = next_tid(c->tid);
2778
2779         if (slab) {
2780                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2781                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2782         }
2783
2784         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2785 }
2786
2787 struct slub_flush_work {
2788         struct work_struct work;
2789         struct kmem_cache *s;
2790         bool skip;
2791 };
2792
2793 /*
2794  * Flush cpu slab.
2795  *
2796  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2797  */
2798 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2799 {
2800         struct kmem_cache *s;
2801         struct kmem_cache_cpu *c;
2802         struct slub_flush_work *sfw;
2803
2804         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2805
2806         s = sfw->s;
2807         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2808
2809         if (c->slab)
2810                 flush_slab(s, c);
2811
2812         unfreeze_partials(s);
2813 }
2814
2815 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2816 {
2817         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2818
2819         return c->slab || slub_percpu_partial(c);
2820 }
2821
2822 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2823 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2824
2825 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2826 {
2827         struct slub_flush_work *sfw;
2828         unsigned int cpu;
2829
2830         lockdep_assert_cpus_held();
2831         mutex_lock(&flush_lock);
2832
2833         for_each_online_cpu(cpu) {
2834                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2835                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2836                         sfw->skip = true;
2837                         continue;
2838                 }
2839                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2840                 sfw->skip = false;
2841                 sfw->s = s;
2842                 queue_work_on(cpu, flushwq, &sfw->work);
2843         }
2844
2845         for_each_online_cpu(cpu) {
2846                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2847                 if (sfw->skip)
2848                         continue;
2849                 flush_work(&sfw->work);
2850         }
2851
2852         mutex_unlock(&flush_lock);
2853 }
2854
2855 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2856 {
2857         cpus_read_lock();
2858         flush_all_cpus_locked(s);
2859         cpus_read_unlock();
2860 }
2861
2862 /*
2863  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2864  * necessary.
2865  */
2866 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2867 {
2868         struct kmem_cache *s;
2869
2870         mutex_lock(&slab_mutex);
2871         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2872                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2873         mutex_unlock(&slab_mutex);
2874         return 0;
2875 }
2876
2877 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
2878 static inline void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s) { }
2879 static inline void flush_all(struct kmem_cache *s) { }
2880 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu) { }
2881 static inline int slub_cpu_dead(unsigned int cpu) { return 0; }
2882 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
2883
2884 /*
2885  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2886  * locality expectations.
2887  */
2888 static inline int node_match(struct slab *slab, int node)
2889 {
2890 #ifdef CONFIG_NUMA
2891         if (node != NUMA_NO_NODE && slab_nid(slab) != node)
2892                 return 0;
2893 #endif
2894         return 1;
2895 }
2896
2897 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2898 static int count_free(struct slab *slab)
2899 {
2900         return slab->objects - slab->inuse;
2901 }
2902
2903 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2904 {
2905         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2906 }
2907
2908 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
2909 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
2910         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
2911         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle)
2912 {
2913         bool checks_ok = false;
2914         void *object = head;
2915         int cnt = 0;
2916
2917         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2918                 if (!check_slab(s, slab))
2919                         goto out;
2920         }
2921
2922         if (slab->inuse < *bulk_cnt) {
2923                 slab_err(s, slab, "Slab has %d allocated objects but %d are to be freed\n",
2924                          slab->inuse, *bulk_cnt);
2925                 goto out;
2926         }
2927
2928 next_object:
2929
2930         if (++cnt > *bulk_cnt)
2931                 goto out_cnt;
2932
2933         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2934                 if (!free_consistency_checks(s, slab, object, addr))
2935                         goto out;
2936         }
2937
2938         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
2939                 set_track_update(s, object, TRACK_FREE, addr, handle);
2940         trace(s, slab, object, 0);
2941         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
2942         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
2943
2944         /* Reached end of constructed freelist yet? */
2945         if (object != tail) {
2946                 object = get_freepointer(s, object);
2947                 goto next_object;
2948         }
2949         checks_ok = true;
2950
2951 out_cnt:
2952         if (cnt != *bulk_cnt) {
2953                 slab_err(s, slab, "Bulk free expected %d objects but found %d\n",
2954                          *bulk_cnt, cnt);
2955                 *bulk_cnt = cnt;
2956         }
2957
2958 out:
2959
2960         if (!checks_ok)
2961                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
2962
2963         return checks_ok;
2964 }
2965 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2966
2967 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(SLAB_SUPPORTS_SYSFS)
2968 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2969                                         int (*get_count)(struct slab *))
2970 {
2971         unsigned long flags;
2972         unsigned long x = 0;
2973         struct slab *slab;
2974
2975         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2976         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
2977                 x += get_count(slab);
2978         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2979         return x;
2980 }
2981 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
2982
2983 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2984 static noinline void
2985 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2986 {
2987         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2988                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2989         int node;
2990         struct kmem_cache_node *n;
2991
2992         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2993                 return;
2994
2995         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2996                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2997         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2998                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2999                 oo_order(s->min));
3000
3001         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
3002                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
3003                         s->name);
3004
3005         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3006                 unsigned long nr_slabs;
3007                 unsigned long nr_objs;
3008                 unsigned long nr_free;
3009
3010                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
3011                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
3012                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
3013
3014                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
3015                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
3016         }
3017 }
3018 #else /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
3019 static inline void
3020 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid) { }
3021 #endif
3022
3023 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags)
3024 {
3025         if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab)))
3026                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
3027
3028         return true;
3029 }
3030
3031 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3032 static inline bool
3033 __update_cpu_freelist_fast(struct kmem_cache *s,
3034                            void *freelist_old, void *freelist_new,
3035                            unsigned long tid)
3036 {
3037         freelist_aba_t old = { .freelist = freelist_old, .counter = tid };
3038         freelist_aba_t new = { .freelist = freelist_new, .counter = next_tid(tid) };
3039
3040         return this_cpu_try_cmpxchg_freelist(s->cpu_slab->freelist_tid.full,
3041                                              &old.full, new.full);
3042 }
3043
3044 /*
3045  * Check the slab->freelist and either transfer the freelist to the
3046  * per cpu freelist or deactivate the slab.
3047  *
3048  * The slab is still frozen if the return value is not NULL.
3049  *
3050  * If this function returns NULL then the slab has been unfrozen.
3051  */
3052 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
3053 {
3054         struct slab new;
3055         unsigned long counters;
3056         void *freelist;
3057
3058         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3059
3060         do {
3061                 freelist = slab->freelist;
3062                 counters = slab->counters;
3063
3064                 new.counters = counters;
3065                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
3066
3067                 new.inuse = slab->objects;
3068                 new.frozen = freelist != NULL;
3069
3070         } while (!__slab_update_freelist(s, slab,
3071                 freelist, counters,
3072                 NULL, new.counters,
3073                 "get_freelist"));
3074
3075         return freelist;
3076 }
3077
3078 /*
3079  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
3080  * debugging duties.
3081  *
3082  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
3083  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
3084  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
3085  *
3086  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
3087  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
3088  * rest of the freelist to the lockless freelist.
3089  *
3090  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
3091  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
3092  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
3093  *
3094  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
3095  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
3096  */
3097 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3098                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3099 {
3100         void *freelist;
3101         struct slab *slab;
3102         unsigned long flags;
3103         struct partial_context pc;
3104
3105         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
3106
3107 reread_slab:
3108
3109         slab = READ_ONCE(c->slab);
3110         if (!slab) {
3111                 /*
3112                  * if the node is not online or has no normal memory, just
3113                  * ignore the node constraint
3114                  */
3115                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
3116                              !node_isset(node, slab_nodes)))
3117                         node = NUMA_NO_NODE;
3118                 goto new_slab;
3119         }
3120 redo:
3121
3122         if (unlikely(!node_match(slab, node))) {
3123                 /*
3124                  * same as above but node_match() being false already
3125                  * implies node != NUMA_NO_NODE
3126                  */
3127                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
3128                         node = NUMA_NO_NODE;
3129                 } else {
3130                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
3131                         goto deactivate_slab;
3132                 }
3133         }
3134
3135         /*
3136          * By rights, we should be searching for a slab page that was
3137          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
3138          * information when the page leaves the per-cpu allocator
3139          */
3140         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags)))
3141                 goto deactivate_slab;
3142
3143         /* must check again c->slab in case we got preempted and it changed */
3144         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3145         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3146                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3147                 goto reread_slab;
3148         }
3149         freelist = c->freelist;
3150         if (freelist)
3151                 goto load_freelist;
3152
3153         freelist = get_freelist(s, slab);
3154
3155         if (!freelist) {
3156                 c->slab = NULL;
3157                 c->tid = next_tid(c->tid);
3158                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3159                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
3160                 goto new_slab;
3161         }
3162
3163         stat(s, ALLOC_REFILL);
3164
3165 load_freelist:
3166
3167         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3168
3169         /*
3170          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
3171          * slab is pointing to the slab from which the objects are obtained.
3172          * That slab must be frozen for per cpu allocations to work.
3173          */
3174         VM_BUG_ON(!c->slab->frozen);
3175         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
3176         c->tid = next_tid(c->tid);
3177         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3178         return freelist;
3179
3180 deactivate_slab:
3181
3182         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3183         if (slab != c->slab) {
3184                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3185                 goto reread_slab;
3186         }
3187         freelist = c->freelist;
3188         c->slab = NULL;
3189         c->freelist = NULL;
3190         c->tid = next_tid(c->tid);
3191         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3192         deactivate_slab(s, slab, freelist);
3193
3194 new_slab:
3195
3196         if (slub_percpu_partial(c)) {
3197                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3198                 if (unlikely(c->slab)) {
3199                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3200                         goto reread_slab;
3201                 }
3202                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
3203                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3204                         /* we were preempted and partial list got empty */
3205                         goto new_objects;
3206                 }
3207
3208                 slab = c->slab = slub_percpu_partial(c);
3209                 slub_set_percpu_partial(c, slab);
3210                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3211                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
3212                 goto redo;
3213         }
3214
3215 new_objects:
3216
3217         pc.flags = gfpflags;
3218         pc.slab = &slab;
3219         pc.orig_size = orig_size;
3220         freelist = get_partial(s, node, &pc);
3221         if (freelist)
3222                 goto check_new_slab;
3223
3224         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3225         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3226         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3227
3228         if (unlikely(!slab)) {
3229                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3230                 return NULL;
3231         }
3232
3233         stat(s, ALLOC_SLAB);
3234
3235         if (kmem_cache_debug(s)) {
3236                 freelist = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3237
3238                 if (unlikely(!freelist))
3239                         goto new_objects;
3240
3241                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3242                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3243
3244                 return freelist;
3245         }
3246
3247         /*
3248          * No other reference to the slab yet so we can
3249          * muck around with it freely without cmpxchg
3250          */
3251         freelist = slab->freelist;
3252         slab->freelist = NULL;
3253         slab->inuse = slab->objects;
3254         slab->frozen = 1;
3255
3256         inc_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
3257
3258 check_new_slab:
3259
3260         if (kmem_cache_debug(s)) {
3261                 /*
3262                  * For debug caches here we had to go through
3263                  * alloc_single_from_partial() so just store the tracking info
3264                  * and return the object
3265                  */
3266                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3267                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3268
3269                 return freelist;
3270         }
3271
3272         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags))) {
3273                 /*
3274                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3275                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3276                  */
3277                 deactivate_slab(s, slab, get_freepointer(s, freelist));
3278                 return freelist;
3279         }
3280
3281 retry_load_slab:
3282
3283         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3284         if (unlikely(c->slab)) {
3285                 void *flush_freelist = c->freelist;
3286                 struct slab *flush_slab = c->slab;
3287
3288                 c->slab = NULL;
3289                 c->freelist = NULL;
3290                 c->tid = next_tid(c->tid);
3291
3292                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3293
3294                 deactivate_slab(s, flush_slab, flush_freelist);
3295
3296                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3297
3298                 goto retry_load_slab;
3299         }
3300         c->slab = slab;
3301
3302         goto load_freelist;
3303 }
3304
3305 /*
3306  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3307  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3308  * pointer.
3309  */
3310 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3311                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3312 {
3313         void *p;
3314
3315 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3316         /*
3317          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3318          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3319          * pointer.
3320          */
3321         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3322 #endif
3323
3324         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3325 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3326         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3327 #endif
3328         return p;
3329 }
3330
3331 static __always_inline void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3332                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3333 {
3334         struct kmem_cache_cpu *c;
3335         struct slab *slab;
3336         unsigned long tid;
3337         void *object;
3338
3339 redo:
3340         /*
3341          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3342          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3343          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3344          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3345          *
3346          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3347          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3348          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3349          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3350          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3351          */
3352         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3353         tid = READ_ONCE(c->tid);
3354
3355         /*
3356          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3357          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3358          * on c to guarantee that object and slab associated with previous tid
3359          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3360          * slab could be one associated with next tid and our alloc/free
3361          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3362          */
3363         barrier();
3364
3365         /*
3366          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3367          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3368          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3369          * linked list in between.
3370          */
3371
3372         object = c->freelist;
3373         slab = c->slab;
3374
3375         if (!USE_LOCKLESS_FAST_PATH() ||
3376             unlikely(!object || !slab || !node_match(slab, node))) {
3377                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3378         } else {
3379                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3380
3381                 /*
3382                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3383                  * operation and if we are on the right processor.
3384                  *
3385                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3386                  * semantics!)
3387                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3388                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3389                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3390                  *
3391                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3392                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3393                  * other cpus.
3394                  */
3395                 if (unlikely(!__update_cpu_freelist_fast(s, object, next_object, tid))) {
3396                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3397                         goto redo;
3398                 }
3399                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3400                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3401         }
3402
3403         return object;
3404 }
3405 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3406 static void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3407                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3408 {
3409         struct partial_context pc;
3410         struct slab *slab;
3411         void *object;
3412
3413         pc.flags = gfpflags;
3414         pc.slab = &slab;
3415         pc.orig_size = orig_size;
3416         object = get_partial(s, node, &pc);
3417
3418         if (object)
3419                 return object;
3420
3421         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3422         if (unlikely(!slab)) {
3423                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3424                 return NULL;
3425         }
3426
3427         object = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3428
3429         return object;
3430 }
3431 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3432
3433 /*
3434  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3435  * zeroing out freelist pointer.
3436  */
3437 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3438                                                    void *obj)
3439 {
3440         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3441                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3442                         0, sizeof(void *));
3443 }
3444
3445 /*
3446  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3447  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3448  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3449  *
3450  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3451  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3452  *
3453  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3454  */
3455 static __fastpath_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3456                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3457 {
3458         void *object;
3459         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3460         bool init = false;
3461
3462         s = slab_pre_alloc_hook(s, lru, &objcg, 1, gfpflags);
3463         if (!s)
3464                 return NULL;
3465
3466         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3467         if (unlikely(object))
3468                 goto out;
3469
3470         object = __slab_alloc_node(s, gfpflags, node, addr, orig_size);
3471
3472         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3473         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3474
3475 out:
3476         /*
3477          * When init equals 'true', like for kzalloc() family, only
3478          * @orig_size bytes might be zeroed instead of s->object_size
3479          */
3480         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init, orig_size);
3481
3482         return object;
3483 }
3484
3485 static __fastpath_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3486                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3487 {
3488         return slab_alloc_node(s, lru, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3489 }
3490
3491 static __fastpath_inline
3492 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3493                              gfp_t gfpflags)
3494 {
3495         void *ret = slab_alloc(s, lru, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3496
3497         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, NUMA_NO_NODE);
3498
3499         return ret;
3500 }
3501
3502 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3503 {
3504         return __kmem_cache_alloc_lru(s, NULL, gfpflags);
3505 }
3506 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3507
3508 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3509                            gfp_t gfpflags)
3510 {
3511         return __kmem_cache_alloc_lru(s, lru, gfpflags);
3512 }
3513 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3514
3515 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
3516                               int node, size_t orig_size,
3517                               unsigned long caller)
3518 {
3519         return slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node,
3520                                caller, orig_size);
3521 }
3522
3523 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3524 {
3525         void *ret = slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3526
3527         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, node);
3528
3529         return ret;
3530 }
3531 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3532
3533 static noinline void free_to_partial_list(
3534         struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3535         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
3536         unsigned long addr)
3537 {
3538         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
3539         struct slab *slab_free = NULL;
3540         int cnt = bulk_cnt;
3541         unsigned long flags;
3542         depot_stack_handle_t handle = 0;
3543
3544         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3545                 handle = set_track_prepare();
3546
3547         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3548
3549         if (free_debug_processing(s, slab, head, tail, &cnt, addr, handle)) {
3550                 void *prior = slab->freelist;
3551
3552                 /* Perform the actual freeing while we still hold the locks */
3553                 slab->inuse -= cnt;
3554                 set_freepointer(s, tail, prior);
3555                 slab->freelist = head;
3556
3557                 /*
3558                  * If the slab is empty, and node's partial list is full,
3559                  * it should be discarded anyway no matter it's on full or
3560                  * partial list.
3561                  */
3562                 if (slab->inuse == 0 && n->nr_partial >= s->min_partial)
3563                         slab_free = slab;
3564
3565                 if (!prior) {
3566                         /* was on full list */
3567                         remove_full(s, n, slab);
3568                         if (!slab_free) {
3569                                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3570                                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3571                         }
3572                 } else if (slab_free) {
3573                         remove_partial(n, slab);
3574                         stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3575                 }
3576         }
3577
3578         if (slab_free) {
3579                 /*
3580                  * Update the counters while still holding n->list_lock to
3581                  * prevent spurious validation warnings
3582                  */
3583                 dec_slabs_node(s, slab_nid(slab_free), slab_free->objects);
3584         }
3585
3586         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3587
3588         if (slab_free) {
3589                 stat(s, FREE_SLAB);
3590                 free_slab(s, slab_free);
3591         }
3592 }
3593
3594 /*
3595  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3596  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3597  *
3598  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3599  * lock and free the item. If there is no additional partial slab
3600  * handling required then we can return immediately.
3601  */
3602 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3603                         void *head, void *tail, int cnt,
3604                         unsigned long addr)
3605
3606 {
3607         void *prior;
3608         int was_frozen;
3609         struct slab new;
3610         unsigned long counters;
3611         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3612         unsigned long flags;
3613
3614         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3615
3616         if (kfence_free(head))
3617                 return;
3618
3619         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
3620                 free_to_partial_list(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3621                 return;
3622         }
3623
3624         do {
3625                 if (unlikely(n)) {
3626                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3627                         n = NULL;
3628                 }
3629                 prior = slab->freelist;
3630                 counters = slab->counters;
3631                 set_freepointer(s, tail, prior);
3632                 new.counters = counters;
3633                 was_frozen = new.frozen;
3634                 new.inuse -= cnt;
3635                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3636
3637                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3638
3639                                 /*
3640                                  * Slab was on no list before and will be
3641                                  * partially empty
3642                                  * We can defer the list move and instead
3643                                  * freeze it.
3644                                  */
3645                                 new.frozen = 1;
3646
3647                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3648
3649                                 n = get_node(s, slab_nid(slab));
3650                                 /*
3651                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3652                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3653                                  * drop the list_lock without any processing.
3654                                  *
3655                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3656                                  * other processors updating the list of slabs.
3657                                  */
3658                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3659
3660                         }
3661                 }
3662
3663         } while (!slab_update_freelist(s, slab,
3664                 prior, counters,
3665                 head, new.counters,
3666                 "__slab_free"));
3667
3668         if (likely(!n)) {
3669
3670                 if (likely(was_frozen)) {
3671                         /*
3672                          * The list lock was not taken therefore no list
3673                          * activity can be necessary.
3674                          */
3675                         stat(s, FREE_FROZEN);
3676                 } else if (new.frozen) {
3677                         /*
3678                          * If we just froze the slab then put it onto the
3679                          * per cpu partial list.
3680                          */
3681                         put_cpu_partial(s, slab, 1);
3682                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3683                 }
3684
3685                 return;
3686         }
3687
3688         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3689                 goto slab_empty;
3690
3691         /*
3692          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3693          * then add it.
3694          */
3695         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3696                 remove_full(s, n, slab);
3697                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3698                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3699         }
3700         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3701         return;
3702
3703 slab_empty:
3704         if (prior) {
3705                 /*
3706                  * Slab on the partial list.
3707                  */
3708                 remove_partial(n, slab);
3709                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3710         } else {
3711                 /* Slab must be on the full list */
3712                 remove_full(s, n, slab);
3713         }
3714
3715         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3716         stat(s, FREE_SLAB);
3717         discard_slab(s, slab);
3718 }
3719
3720 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3721 /*
3722  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3723  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3724  *
3725  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3726  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3727  * the item before.
3728  *
3729  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3730  * with all sorts of special processing.
3731  *
3732  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3733  * same slab) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3734  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3735  */
3736 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3737                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3738                                 int cnt, unsigned long addr)
3739 {
3740         void *tail_obj = tail ? : head;
3741         struct kmem_cache_cpu *c;
3742         unsigned long tid;
3743         void **freelist;
3744
3745 redo:
3746         /*
3747          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3748          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3749          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3750          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3751          */
3752         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3753         tid = READ_ONCE(c->tid);
3754
3755         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3756         barrier();
3757
3758         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3759                 __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3760                 return;
3761         }
3762
3763         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH()) {
3764                 freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3765
3766                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3767
3768                 if (unlikely(!__update_cpu_freelist_fast(s, freelist, head, tid))) {
3769                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3770                         goto redo;
3771                 }
3772         } else {
3773                 /* Update the free list under the local lock */
3774                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3775                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3776                 if (unlikely(slab != c->slab)) {
3777                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3778                         goto redo;
3779                 }
3780                 tid = c->tid;
3781                 freelist = c->freelist;
3782
3783                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3784                 c->freelist = head;
3785                 c->tid = next_tid(tid);
3786
3787                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3788         }
3789         stat(s, FREE_FASTPATH);
3790 }
3791 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3792 static void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3793                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3794                                 int cnt, unsigned long addr)
3795 {
3796         void *tail_obj = tail ? : head;
3797
3798         __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3799 }
3800 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3801
3802 static __fastpath_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3803                                       void *head, void *tail, void **p, int cnt,
3804                                       unsigned long addr)
3805 {
3806         memcg_slab_free_hook(s, slab, p, cnt);
3807         /*
3808          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3809          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3810          */
3811         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3812                 do_slab_free(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3813 }
3814
3815 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3816 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3817 {
3818         do_slab_free(cache, virt_to_slab(x), x, NULL, 1, addr);
3819 }
3820 #endif
3821
3822 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x, unsigned long caller)
3823 {
3824         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, caller);
3825 }
3826
3827 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3828 {
3829         s = cache_from_obj(s, x);
3830         if (!s)
3831                 return;
3832         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s);
3833         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, _RET_IP_);
3834 }
3835 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3836
3837 struct detached_freelist {
3838         struct slab *slab;
3839         void *tail;
3840         void *freelist;
3841         int cnt;
3842         struct kmem_cache *s;
3843 };
3844
3845 /*
3846  * This function progressively scans the array with free objects (with
3847  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3848  * slab.  It builds a detached freelist directly within the given
3849  * slab/objects.  This can happen without any need for
3850  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3851  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3852  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3853  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3854  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3855  * to performance reasons.
3856  */
3857 static inline
3858 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3859                             void **p, struct detached_freelist *df)
3860 {
3861         int lookahead = 3;
3862         void *object;
3863         struct folio *folio;
3864         size_t same;
3865
3866         object = p[--size];
3867         folio = virt_to_folio(object);
3868         if (!s) {
3869                 /* Handle kalloc'ed objects */
3870                 if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
3871                         free_large_kmalloc(folio, object);
3872                         df->slab = NULL;
3873                         return size;
3874                 }
3875                 /* Derive kmem_cache from object */
3876                 df->slab = folio_slab(folio);
3877                 df->s = df->slab->slab_cache;
3878         } else {
3879                 df->slab = folio_slab(folio);
3880                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3881         }
3882
3883         /* Start new detached freelist */
3884         df->tail = object;
3885         df->freelist = object;
3886         df->cnt = 1;
3887
3888         if (is_kfence_address(object))
3889                 return size;
3890
3891         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3892
3893         same = size;
3894         while (size) {
3895                 object = p[--size];
3896                 /* df->slab is always set at this point */
3897                 if (df->slab == virt_to_slab(object)) {
3898                         /* Opportunity build freelist */
3899                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3900                         df->freelist = object;
3901                         df->cnt++;
3902                         same--;
3903                         if (size != same)
3904                                 swap(p[size], p[same]);
3905                         continue;
3906                 }
3907
3908                 /* Limit look ahead search */
3909                 if (!--lookahead)
3910                         break;
3911         }
3912
3913         return same;
3914 }
3915
3916 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3917 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3918 {
3919         if (!size)
3920                 return;
3921
3922         do {
3923                 struct detached_freelist df;
3924
3925                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3926                 if (!df.slab)
3927                         continue;
3928
3929                 slab_free(df.s, df.slab, df.freelist, df.tail, &p[size], df.cnt,
3930                           _RET_IP_);
3931         } while (likely(size));
3932 }
3933 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3934
3935 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3936 static inline int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3937                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
3938 {
3939         struct kmem_cache_cpu *c;
3940         unsigned long irqflags;
3941         int i;
3942
3943         /*
3944          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3945          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3946          * handlers invoking normal fastpath.
3947          */
3948         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3949         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3950
3951         for (i = 0; i < size; i++) {
3952                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3953
3954                 if (unlikely(object)) {
3955                         p[i] = object;
3956                         continue;
3957                 }
3958
3959                 object = c->freelist;
3960                 if (unlikely(!object)) {
3961                         /*
3962                          * We may have removed an object from c->freelist using
3963                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3964                          * c->tid has not been bumped yet.
3965                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3966                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3967                          */
3968                         c->tid = next_tid(c->tid);
3969
3970                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3971
3972                         /*
3973                          * Invoking slow path likely have side-effect
3974                          * of re-populating per CPU c->freelist
3975                          */
3976                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3977                                             _RET_IP_, c, s->object_size);
3978                         if (unlikely(!p[i]))
3979                                 goto error;
3980
3981                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3982                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3983
3984                         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3985
3986                         continue; /* goto for-loop */
3987                 }
3988                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3989                 p[i] = object;
3990                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3991         }
3992         c->tid = next_tid(c->tid);
3993         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3994         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3995
3996         return i;
3997
3998 error:
3999         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
4000         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
4001         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
4002         return 0;
4003
4004 }
4005 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
4006 static int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
4007                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
4008 {
4009         int i;
4010
4011         for (i = 0; i < size; i++) {
4012                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
4013
4014                 if (unlikely(object)) {
4015                         p[i] = object;
4016                         continue;
4017                 }
4018
4019                 p[i] = __slab_alloc_node(s, flags, NUMA_NO_NODE,
4020                                          _RET_IP_, s->object_size);
4021                 if (unlikely(!p[i]))
4022                         goto error;
4023
4024                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
4025         }
4026
4027         return i;
4028
4029 error:
4030         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
4031         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
4032         return 0;
4033 }
4034 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4035
4036 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
4037 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
4038                           void **p)
4039 {
4040         int i;
4041         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
4042
4043         if (!size)
4044                 return 0;
4045
4046         /* memcg and kmem_cache debug support */
4047         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
4048         if (unlikely(!s))
4049                 return 0;
4050
4051         i = __kmem_cache_alloc_bulk(s, flags, size, p, objcg);
4052
4053         /*
4054          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
4055          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
4056          */
4057         if (i != 0)
4058                 slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
4059                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
4060         return i;
4061 }
4062 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
4063
4064
4065 /*
4066  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
4067  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
4068  * get the required alignment by putting one properly sized object after
4069  * another.
4070  *
4071  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
4072  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
4073  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
4074  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
4075  * locking overhead.
4076  */
4077
4078 /*
4079  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
4080  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
4081  * and increases the number of allocations possible without having to
4082  * take the list_lock.
4083  */
4084 static unsigned int slub_min_order;
4085 static unsigned int slub_max_order =
4086         IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) ? 1 : PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4087 static unsigned int slub_min_objects;
4088
4089 /*
4090  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
4091  *
4092  * The order of allocation has significant impact on performance and other
4093  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
4094  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
4095  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
4096  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
4097  * would be wasted.
4098  *
4099  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
4100  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
4101  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
4102  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
4103  *
4104  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
4105  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
4106  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
4107  * of space in favor of a small page order.
4108  *
4109  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
4110  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
4111  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
4112  * the smallest order which will fit the object.
4113  */
4114 static inline unsigned int calc_slab_order(unsigned int size,
4115                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
4116                 unsigned int fract_leftover)
4117 {
4118         unsigned int min_order = slub_min_order;
4119         unsigned int order;
4120
4121         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
4122                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
4123
4124         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
4125                         order <= max_order; order++) {
4126
4127                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
4128                 unsigned int rem;
4129
4130                 rem = slab_size % size;
4131
4132                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
4133                         break;
4134         }
4135
4136         return order;
4137 }
4138
4139 static inline int calculate_order(unsigned int size)
4140 {
4141         unsigned int order;
4142         unsigned int min_objects;
4143         unsigned int max_objects;
4144         unsigned int nr_cpus;
4145
4146         /*
4147          * Attempt to find best configuration for a slab. This
4148          * works by first attempting to generate a layout with
4149          * the best configuration and backing off gradually.
4150          *
4151          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
4152          * we reduce the minimum objects required in a slab.
4153          */
4154         min_objects = slub_min_objects;
4155         if (!min_objects) {
4156                 /*
4157                  * Some architectures will only update present cpus when
4158                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
4159                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
4160                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
4161                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
4162                  * order on systems that appear larger than they are, and too
4163                  * low order on systems that appear smaller than they are.
4164                  */
4165                 nr_cpus = num_present_cpus();
4166                 if (nr_cpus <= 1)
4167                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
4168                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
4169         }
4170         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
4171         min_objects = min(min_objects, max_objects);
4172
4173         while (min_objects > 1) {
4174                 unsigned int fraction;
4175
4176                 fraction = 16;
4177                 while (fraction >= 4) {
4178                         order = calc_slab_order(size, min_objects,
4179                                         slub_max_order, fraction);
4180                         if (order <= slub_max_order)
4181                                 return order;
4182                         fraction /= 2;
4183                 }
4184                 min_objects--;
4185         }
4186
4187         /*
4188          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
4189          * lets see if we can place a single object there.
4190          */
4191         order = calc_slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
4192         if (order <= slub_max_order)
4193                 return order;
4194
4195         /*
4196          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
4197          */
4198         order = calc_slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
4199         if (order <= MAX_ORDER)
4200                 return order;
4201         return -ENOSYS;
4202 }
4203
4204 static void
4205 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
4206 {
4207         n->nr_partial = 0;
4208         spin_lock_init(&n->list_lock);
4209         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
4210 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4211         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
4212         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
4213         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
4214 #endif
4215 }
4216
4217 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4218 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4219 {
4220         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
4221                         NR_KMALLOC_TYPES * KMALLOC_SHIFT_HIGH *
4222                         sizeof(struct kmem_cache_cpu));
4223
4224         /*
4225          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
4226          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
4227          */
4228         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
4229                                      2 * sizeof(void *));
4230
4231         if (!s->cpu_slab)
4232                 return 0;
4233
4234         init_kmem_cache_cpus(s);
4235
4236         return 1;
4237 }
4238 #else
4239 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4240 {
4241         return 1;
4242 }
4243 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4244
4245 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
4246
4247 /*
4248  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
4249  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
4250  * possible.
4251  *
4252  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
4253  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
4254  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
4255  */
4256 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
4257 {
4258         struct slab *slab;
4259         struct kmem_cache_node *n;
4260
4261         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
4262
4263         slab = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
4264
4265         BUG_ON(!slab);
4266         inc_slabs_node(kmem_cache_node, slab_nid(slab), slab->objects);
4267         if (slab_nid(slab) != node) {
4268                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
4269                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
4270         }
4271
4272         n = slab->freelist;
4273         BUG_ON(!n);
4274 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4275         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
4276         init_tracking(kmem_cache_node, n);
4277 #endif
4278         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
4279         slab->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
4280         slab->inuse = 1;
4281         kmem_cache_node->node[node] = n;
4282         init_kmem_cache_node(n);
4283         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, slab->objects);
4284
4285         /*
4286          * No locks need to be taken here as it has just been
4287          * initialized and there is no concurrent access.
4288          */
4289         __add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
4290 }
4291
4292 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4293 {
4294         int node;
4295         struct kmem_cache_node *n;
4296
4297         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4298                 s->node[node] = NULL;
4299                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
4300         }
4301 }
4302
4303 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
4304 {
4305         cache_random_seq_destroy(s);
4306 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4307         free_percpu(s->cpu_slab);
4308 #endif
4309         free_kmem_cache_nodes(s);
4310 }
4311
4312 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4313 {
4314         int node;
4315
4316         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
4317                 struct kmem_cache_node *n;
4318
4319                 if (slab_state == DOWN) {
4320                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
4321                         continue;
4322                 }
4323                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
4324                                                 GFP_KERNEL, node);
4325
4326                 if (!n) {
4327                         free_kmem_cache_nodes(s);
4328                         return 0;
4329                 }
4330
4331                 init_kmem_cache_node(n);
4332                 s->node[node] = n;
4333         }
4334         return 1;
4335 }
4336
4337 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
4338 {
4339 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
4340         unsigned int nr_objects;
4341
4342         /*
4343          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4344          * per cpu partial lists of a processor.
4345          *
4346          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4347          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4348          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4349          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4350          *
4351          * For backwards compatibility reasons, this is determined as number
4352          * of objects, even though we now limit maximum number of pages, see
4353          * slub_set_cpu_partial()
4354          */
4355         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4356                 nr_objects = 0;
4357         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4358                 nr_objects = 6;
4359         else if (s->size >= 1024)
4360                 nr_objects = 24;
4361         else if (s->size >= 256)
4362                 nr_objects = 52;
4363         else
4364                 nr_objects = 120;
4365
4366         slub_set_cpu_partial(s, nr_objects);
4367 #endif
4368 }
4369
4370 /*
4371  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4372  * a slab object.
4373  */
4374 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
4375 {
4376         slab_flags_t flags = s->flags;
4377         unsigned int size = s->object_size;
4378         unsigned int order;
4379
4380         /*
4381          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4382          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4383          * the possible location of the free pointer.
4384          */
4385         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4386
4387 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4388         /*
4389          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4390          * the slab may touch the object after free or before allocation
4391          * then we should never poison the object itself.
4392          */
4393         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4394                         !s->ctor)
4395                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4396         else
4397                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4398
4399
4400         /*
4401          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4402          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4403          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4404          */
4405         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4406                 size += sizeof(void *);
4407 #endif
4408
4409         /*
4410          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4411          * by the object and redzoning.
4412          */
4413         s->inuse = size;
4414
4415         if (slub_debug_orig_size(s) ||
4416             (flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4417             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4418             s->ctor) {
4419                 /*
4420                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4421                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4422                  * kmem_cache_free.
4423                  *
4424                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4425                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4426                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4427                  *
4428                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4429                  * pointer is outside of the object is used in the
4430                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4431                  * longer true, the function needs to be modified.
4432                  */
4433                 s->offset = size;
4434                 size += sizeof(void *);
4435         } else {
4436                 /*
4437                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4438                  * it away from the edges of the object to avoid small
4439                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4440                  */
4441                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4442         }
4443
4444 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4445         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
4446                 /*
4447                  * Need to store information about allocs and frees after
4448                  * the object.
4449                  */
4450                 size += 2 * sizeof(struct track);
4451
4452                 /* Save the original kmalloc request size */
4453                 if (flags & SLAB_KMALLOC)
4454                         size += sizeof(unsigned int);
4455         }
4456 #endif
4457
4458         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4459 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4460         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4461                 /*
4462                  * Add some empty padding so that we can catch
4463                  * overwrites from earlier objects rather than let
4464                  * tracking information or the free pointer be
4465                  * corrupted if a user writes before the start
4466                  * of the object.
4467                  */
4468                 size += sizeof(void *);
4469
4470                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4471                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4472                 size += s->red_left_pad;
4473         }
4474 #endif
4475
4476         /*
4477          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4478          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4479          * each object to conform to the alignment.
4480          */
4481         size = ALIGN(size, s->align);
4482         s->size = size;
4483         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4484         order = calculate_order(size);
4485
4486         if ((int)order < 0)
4487                 return 0;
4488
4489         s->allocflags = 0;
4490         if (order)
4491                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4492
4493         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4494                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4495
4496         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4497                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4498
4499         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4500                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4501
4502         /*
4503          * Determine the number of objects per slab
4504          */
4505         s->oo = oo_make(order, size);
4506         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4507
4508         return !!oo_objects(s->oo);
4509 }
4510
4511 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4512 {
4513         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4514 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4515         s->random = get_random_long();
4516 #endif
4517
4518         if (!calculate_sizes(s))
4519                 goto error;
4520         if (disable_higher_order_debug) {
4521                 /*
4522                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4523                  * order increased.
4524                  */
4525                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4526                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4527                         s->offset = 0;
4528                         if (!calculate_sizes(s))
4529                                 goto error;
4530                 }
4531         }
4532
4533 #ifdef system_has_freelist_aba
4534         if (system_has_freelist_aba() && !(s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG)) {
4535                 /* Enable fast mode */
4536                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4537         }
4538 #endif
4539
4540         /*
4541          * The larger the object size is, the more slabs we want on the partial
4542          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4543          */
4544         s->min_partial = min_t(unsigned long, MAX_PARTIAL, ilog2(s->size) / 2);
4545         s->min_partial = max_t(unsigned long, MIN_PARTIAL, s->min_partial);
4546
4547         set_cpu_partial(s);
4548
4549 #ifdef CONFIG_NUMA
4550         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4551 #endif
4552
4553         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4554         if (slab_state >= UP) {
4555                 if (init_cache_random_seq(s))
4556                         goto error;
4557         }
4558
4559         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4560                 goto error;
4561
4562         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4563                 return 0;
4564
4565 error:
4566         __kmem_cache_release(s);
4567         return -EINVAL;
4568 }
4569
4570 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
4571                               const char *text)
4572 {
4573 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4574         void *addr = slab_address(slab);
4575         void *p;
4576
4577         slab_err(s, slab, text, s->name);
4578
4579         spin_lock(&object_map_lock);
4580         __fill_map(object_map, s, slab);
4581
4582         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
4583
4584                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map)) {
4585                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4586                         print_tracking(s, p);
4587                 }
4588         }
4589         spin_unlock(&object_map_lock);
4590 #endif
4591 }
4592
4593 /*
4594  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4595  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4596  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4597  */
4598 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4599 {
4600         LIST_HEAD(discard);
4601         struct slab *slab, *h;
4602
4603         BUG_ON(irqs_disabled());
4604         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4605         list_for_each_entry_safe(slab, h, &n->partial, slab_list) {
4606                 if (!slab->inuse) {
4607                         remove_partial(n, slab);
4608                         list_add(&slab->slab_list, &discard);
4609                 } else {
4610                         list_slab_objects(s, slab,
4611                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4612                 }
4613         }
4614         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4615
4616         list_for_each_entry_safe(slab, h, &discard, slab_list)
4617                 discard_slab(s, slab);
4618 }
4619
4620 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4621 {
4622         int node;
4623         struct kmem_cache_node *n;
4624
4625         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4626                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4627                         return false;
4628         return true;
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Release all resources used by a slab cache.
4633  */
4634 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4635 {
4636         int node;
4637         struct kmem_cache_node *n;
4638
4639         flush_all_cpus_locked(s);
4640         /* Attempt to free all objects */
4641         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4642                 free_partial(s, n);
4643                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4644                         return 1;
4645         }
4646         return 0;
4647 }
4648
4649 #ifdef CONFIG_PRINTK
4650 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
4651 {
4652         void *base;
4653         int __maybe_unused i;
4654         unsigned int objnr;
4655         void *objp;
4656         void *objp0;
4657         struct kmem_cache *s = slab->slab_cache;
4658         struct track __maybe_unused *trackp;
4659
4660         kpp->kp_ptr = object;
4661         kpp->kp_slab = slab;
4662         kpp->kp_slab_cache = s;
4663         base = slab_address(slab);
4664         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4665 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4666         objp = restore_red_left(s, objp0);
4667 #else
4668         objp = objp0;
4669 #endif
4670         objnr = obj_to_index(s, slab, objp);
4671         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4672         objp = base + s->size * objnr;
4673         kpp->kp_objp = objp;
4674         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + slab->objects * s->size
4675                          || (objp - base) % s->size) ||
4676             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4677                 return;
4678 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4679         objp = fixup_red_left(s, objp);
4680         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4681         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4682 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
4683         {
4684                 depot_stack_handle_t handle;
4685                 unsigned long *entries;
4686                 unsigned int nr_entries;
4687
4688                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4689                 if (handle) {
4690                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4691                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4692                                 kpp->kp_stack[i] = (void *)entries[i];
4693                 }
4694
4695                 trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4696                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4697                 if (handle) {
4698                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4699                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4700                                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)entries[i];
4701                 }
4702         }
4703 #endif
4704 #endif
4705 }
4706 #endif
4707
4708 /********************************************************************
4709  *              Kmalloc subsystem
4710  *******************************************************************/
4711
4712 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4713 {
4714         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4715
4716         return 1;
4717 }
4718
4719 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4720
4721 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4722 {
4723         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4724         slub_max_order = min_t(unsigned int, slub_max_order, MAX_ORDER);
4725
4726         return 1;
4727 }
4728
4729 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4730
4731 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4732 {
4733         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4734
4735         return 1;
4736 }
4737
4738 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4739
4740 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4741 /*
4742  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4743  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4744  * cache's usercopy region.
4745  *
4746  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4747  * to indicate an error.
4748  */
4749 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4750                          const struct slab *slab, bool to_user)
4751 {
4752         struct kmem_cache *s;
4753         unsigned int offset;
4754         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4755
4756         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4757
4758         /* Find object and usable object size. */
4759         s = slab->slab_cache;
4760
4761         /* Reject impossible pointers. */
4762         if (ptr < slab_address(slab))
4763                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4764                                to_user, 0, n);
4765
4766         /* Find offset within object. */
4767         if (is_kfence)
4768                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4769         else
4770                 offset = (ptr - slab_address(slab)) % s->size;
4771
4772         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4773         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4774                 if (offset < s->red_left_pad)
4775                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4776                                        s->name, to_user, offset, n);
4777                 offset -= s->red_left_pad;
4778         }
4779
4780         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4781         if (offset >= s->useroffset &&
4782             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4783             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4784                 return;
4785
4786         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4787 }
4788 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4789
4790 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4791
4792 /*
4793  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4794  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4795  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4796  *
4797  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4798  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4799  * are freed in them.
4800  */
4801 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4802 {
4803         int node;
4804         int i;
4805         struct kmem_cache_node *n;
4806         struct slab *slab;
4807         struct slab *t;
4808         struct list_head discard;
4809         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4810         unsigned long flags;
4811         int ret = 0;
4812
4813         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4814                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4815                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4816                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4817
4818                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4819
4820                 /*
4821                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4822                  *
4823                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4824                  * list_lock. slab->inuse here is the upper limit.
4825                  */
4826                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &n->partial, slab_list) {
4827                         int free = slab->objects - slab->inuse;
4828
4829                         /* Do not reread slab->inuse */
4830                         barrier();
4831
4832                         /* We do not keep full slabs on the list */
4833                         BUG_ON(free <= 0);
4834
4835                         if (free == slab->objects) {
4836                                 list_move(&slab->slab_list, &discard);
4837                                 n->nr_partial--;
4838                                 dec_slabs_node(s, node, slab->objects);
4839                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4840                                 list_move(&slab->slab_list, promote + free - 1);
4841                 }
4842
4843                 /*
4844                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4845                  * partial list.
4846                  */
4847                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4848                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4849
4850                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4851
4852                 /* Release empty slabs */
4853                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &discard, slab_list)
4854                         free_slab(s, slab);
4855
4856                 if (slabs_node(s, node))
4857                         ret = 1;
4858         }
4859
4860         return ret;
4861 }
4862
4863 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4864 {
4865         flush_all(s);
4866         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4867 }
4868
4869 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4870 {
4871         struct kmem_cache *s;
4872
4873         mutex_lock(&slab_mutex);
4874         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4875                 flush_all_cpus_locked(s);
4876                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4877         }
4878         mutex_unlock(&slab_mutex);
4879
4880         return 0;
4881 }
4882
4883 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4884 {
4885         struct memory_notify *marg = arg;
4886         int offline_node;
4887
4888         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4889
4890         /*
4891          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4892          * for it yet.
4893          */
4894         if (offline_node < 0)
4895                 return;
4896
4897         mutex_lock(&slab_mutex);
4898         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4899         /*
4900          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4901          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4902          * slab_mutex.
4903          */
4904         mutex_unlock(&slab_mutex);
4905 }
4906
4907 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4908 {
4909         struct kmem_cache_node *n;
4910         struct kmem_cache *s;
4911         struct memory_notify *marg = arg;
4912         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4913         int ret = 0;
4914
4915         /*
4916          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4917          * already created. Nothing to do.
4918          */
4919         if (nid < 0)
4920                 return 0;
4921
4922         /*
4923          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4924          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4925          * online.
4926          */
4927         mutex_lock(&slab_mutex);
4928         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4929                 /*
4930                  * The structure may already exist if the node was previously
4931                  * onlined and offlined.
4932                  */
4933                 if (get_node(s, nid))
4934                         continue;
4935                 /*
4936                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4937                  *      since memory is not yet available from the node that
4938                  *      is brought up.
4939                  */
4940                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4941                 if (!n) {
4942                         ret = -ENOMEM;
4943                         goto out;
4944                 }
4945                 init_kmem_cache_node(n);
4946                 s->node[nid] = n;
4947         }
4948         /*
4949          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4950          * initialized for the new node.
4951          */
4952         node_set(nid, slab_nodes);
4953 out:
4954         mutex_unlock(&slab_mutex);
4955         return ret;
4956 }
4957
4958 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4959                                 unsigned long action, void *arg)
4960 {
4961         int ret = 0;
4962
4963         switch (action) {
4964         case MEM_GOING_ONLINE:
4965                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4966                 break;
4967         case MEM_GOING_OFFLINE:
4968                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4969                 break;
4970         case MEM_OFFLINE:
4971         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4972                 slab_mem_offline_callback(arg);
4973                 break;
4974         case MEM_ONLINE:
4975         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4976                 break;
4977         }
4978         if (ret)
4979                 ret = notifier_from_errno(ret);
4980         else
4981                 ret = NOTIFY_OK;
4982         return ret;
4983 }
4984
4985 /********************************************************************
4986  *                      Basic setup of slabs
4987  *******************************************************************/
4988
4989 /*
4990  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4991  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4992  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4993  */
4994
4995 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4996 {
4997         int node;
4998         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4999         struct kmem_cache_node *n;
5000
5001         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
5002
5003         /*
5004          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
5005          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
5006          * IPIs around.
5007          */
5008         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
5009         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5010                 struct slab *p;
5011
5012                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
5013                         p->slab_cache = s;
5014
5015 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5016                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
5017                         p->slab_cache = s;
5018 #endif
5019         }
5020         list_add(&s->list, &slab_caches);
5021         return s;
5022 }
5023
5024 void __init kmem_cache_init(void)
5025 {
5026         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
5027                 boot_kmem_cache_node;
5028         int node;
5029
5030         if (debug_guardpage_minorder())
5031                 slub_max_order = 0;
5032
5033         /* Print slub debugging pointers without hashing */
5034         if (__slub_debug_enabled())
5035                 no_hash_pointers_enable(NULL);
5036
5037         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
5038         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
5039
5040         /*
5041          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
5042          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
5043          */
5044         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
5045                 node_set(node, slab_nodes);
5046
5047         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
5048                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5049
5050         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
5051
5052         /* Able to allocate the per node structures */
5053         slab_state = PARTIAL;
5054
5055         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
5056                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
5057                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
5058                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5059
5060         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
5061         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
5062
5063         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
5064         setup_kmalloc_cache_index_table();
5065         create_kmalloc_caches(0);
5066
5067         /* Setup random freelists for each cache */
5068         init_freelist_randomization();
5069
5070         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
5071                                   slub_cpu_dead);
5072
5073         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
5074                 cache_line_size(),
5075                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
5076                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
5077 }
5078
5079 void __init kmem_cache_init_late(void)
5080 {
5081 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
5082         flushwq = alloc_workqueue("slub_flushwq", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
5083         WARN_ON(!flushwq);
5084 #endif
5085 }
5086
5087 struct kmem_cache *
5088 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
5089                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
5090 {
5091         struct kmem_cache *s;
5092
5093         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
5094         if (s) {
5095                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
5096                         return NULL;
5097
5098                 s->refcount++;
5099
5100                 /*
5101                  * Adjust the object sizes so that we clear
5102                  * the complete object on kzalloc.
5103                  */
5104                 s->object_size = max(s->object_size, size);
5105                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
5106         }
5107
5108         return s;
5109 }
5110
5111 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
5112 {
5113         int err;
5114
5115         err = kmem_cache_open(s, flags);
5116         if (err)
5117                 return err;
5118
5119         /* Mutex is not taken during early boot */
5120         if (slab_state <= UP)
5121                 return 0;
5122
5123         err = sysfs_slab_add(s);
5124         if (err) {
5125                 __kmem_cache_release(s);
5126                 return err;
5127         }
5128
5129         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
5130                 debugfs_slab_add(s);
5131
5132         return 0;
5133 }
5134
5135 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5136 static int count_inuse(struct slab *slab)
5137 {
5138         return slab->inuse;
5139 }
5140
5141 static int count_total(struct slab *slab)
5142 {
5143         return slab->objects;
5144 }
5145 #endif
5146
5147 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5148 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
5149                           unsigned long *obj_map)
5150 {
5151         void *p;
5152         void *addr = slab_address(slab);
5153
5154         if (!check_slab(s, slab) || !on_freelist(s, slab, NULL))
5155                 return;
5156
5157         /* Now we know that a valid freelist exists */
5158         __fill_map(obj_map, s, slab);
5159         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
5160                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
5161                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
5162
5163                 if (!check_object(s, slab, p, val))
5164                         break;
5165         }
5166 }
5167
5168 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
5169                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
5170 {
5171         unsigned long count = 0;
5172         struct slab *slab;
5173         unsigned long flags;
5174
5175         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5176
5177         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list) {
5178                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5179                 count++;
5180         }
5181         if (count != n->nr_partial) {
5182                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5183                        s->name, count, n->nr_partial);
5184                 slab_add_kunit_errors();
5185         }
5186
5187         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5188                 goto out;
5189
5190         list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list) {
5191                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5192                 count++;
5193         }
5194         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5195                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5196                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5197                 slab_add_kunit_errors();
5198         }
5199
5200 out:
5201         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5202         return count;
5203 }
5204
5205 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5206 {
5207         int node;
5208         unsigned long count = 0;
5209         struct kmem_cache_node *n;
5210         unsigned long *obj_map;
5211
5212         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5213         if (!obj_map)
5214                 return -ENOMEM;
5215
5216         flush_all(s);
5217         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5218                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5219
5220         bitmap_free(obj_map);
5221
5222         return count;
5223 }
5224 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5225
5226 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5227 /*
5228  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5229  * and freed.
5230  */
5231
5232 struct location {
5233         depot_stack_handle_t handle;
5234         unsigned long count;
5235         unsigned long addr;
5236         unsigned long waste;
5237         long long sum_time;
5238         long min_time;
5239         long max_time;
5240         long min_pid;
5241         long max_pid;
5242         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5243         nodemask_t nodes;
5244 };
5245
5246 struct loc_track {
5247         unsigned long max;
5248         unsigned long count;
5249         struct location *loc;
5250         loff_t idx;
5251 };
5252
5253 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5254
5255 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5256 {
5257         if (t->max)
5258                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5259                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5260 }
5261
5262 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5263 {
5264         struct location *l;
5265         int order;
5266
5267         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5268
5269         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5270         if (!l)
5271                 return 0;
5272
5273         if (t->count) {
5274                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5275                 free_loc_track(t);
5276         }
5277         t->max = max;
5278         t->loc = l;
5279         return 1;
5280 }
5281
5282 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5283                                 const struct track *track,
5284                                 unsigned int orig_size)
5285 {
5286         long start, end, pos;
5287         struct location *l;
5288         unsigned long caddr, chandle, cwaste;
5289         unsigned long age = jiffies - track->when;
5290         depot_stack_handle_t handle = 0;
5291         unsigned int waste = s->object_size - orig_size;
5292
5293 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
5294         handle = READ_ONCE(track->handle);
5295 #endif
5296         start = -1;
5297         end = t->count;
5298
5299         for ( ; ; ) {
5300                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5301
5302                 /*
5303                  * There is nothing at "end". If we end up there
5304                  * we need to add something to before end.
5305                  */
5306                 if (pos == end)
5307                         break;
5308
5309                 l = &t->loc[pos];
5310                 caddr = l->addr;
5311                 chandle = l->handle;
5312                 cwaste = l->waste;
5313                 if ((track->addr == caddr) && (handle == chandle) &&
5314                         (waste == cwaste)) {
5315
5316                         l->count++;
5317                         if (track->when) {
5318                                 l->sum_time += age;
5319                                 if (age < l->min_time)
5320                                         l->min_time = age;
5321                                 if (age > l->max_time)
5322                                         l->max_time = age;
5323
5324                                 if (track->pid < l->min_pid)
5325                                         l->min_pid = track->pid;
5326                                 if (track->pid > l->max_pid)
5327                                         l->max_pid = track->pid;
5328
5329                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5330                                                 to_cpumask(l->cpus));
5331                         }
5332                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5333                         return 1;
5334                 }
5335
5336                 if (track->addr < caddr)
5337                         end = pos;
5338                 else if (track->addr == caddr && handle < chandle)
5339                         end = pos;
5340                 else if (track->addr == caddr && handle == chandle &&
5341                                 waste < cwaste)
5342                         end = pos;
5343                 else
5344                         start = pos;
5345         }
5346
5347         /*
5348          * Not found. Insert new tracking element.
5349          */
5350         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5351                 return 0;
5352
5353         l = t->loc + pos;
5354         if (pos < t->count)
5355                 memmove(l + 1, l,
5356                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5357         t->count++;
5358         l->count = 1;
5359         l->addr = track->addr;
5360         l->sum_time = age;
5361         l->min_time = age;
5362         l->max_time = age;
5363         l->min_pid = track->pid;
5364         l->max_pid = track->pid;
5365         l->handle = handle;
5366         l->waste = waste;
5367         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5368         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5369         nodes_clear(l->nodes);
5370         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5371         return 1;
5372 }
5373
5374 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5375                 struct slab *slab, enum track_item alloc,
5376                 unsigned long *obj_map)
5377 {
5378         void *addr = slab_address(slab);
5379         bool is_alloc = (alloc == TRACK_ALLOC);
5380         void *p;
5381
5382         __fill_map(obj_map, s, slab);
5383
5384         for_each_object(p, s, addr, slab->objects)
5385                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5386                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc),
5387                                      is_alloc ? get_orig_size(s, p) :
5388                                                 s->object_size);
5389 }
5390 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5391 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5392
5393 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5394 enum slab_stat_type {
5395         SL_ALL,                 /* All slabs */
5396         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5397         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5398         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5399         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5400 };
5401
5402 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5403 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5404 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5405 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5406 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5407
5408 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5409                                  char *buf, unsigned long flags)
5410 {
5411         unsigned long total = 0;
5412         int node;
5413         int x;
5414         unsigned long *nodes;
5415         int len = 0;
5416
5417         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5418         if (!nodes)
5419                 return -ENOMEM;
5420
5421         if (flags & SO_CPU) {
5422                 int cpu;
5423
5424                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5425                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5426                                                                cpu);
5427                         int node;
5428                         struct slab *slab;
5429
5430                         slab = READ_ONCE(c->slab);
5431                         if (!slab)
5432                                 continue;
5433
5434                         node = slab_nid(slab);
5435                         if (flags & SO_TOTAL)
5436                                 x = slab->objects;
5437                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5438                                 x = slab->inuse;
5439                         else
5440                                 x = 1;
5441
5442                         total += x;
5443                         nodes[node] += x;
5444
5445 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5446                         slab = slub_percpu_partial_read_once(c);
5447                         if (slab) {
5448                                 node = slab_nid(slab);
5449                                 if (flags & SO_TOTAL)
5450                                         WARN_ON_ONCE(1);
5451                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5452                                         WARN_ON_ONCE(1);
5453                                 else
5454                                         x = slab->slabs;
5455                                 total += x;
5456                                 nodes[node] += x;
5457                         }
5458 #endif
5459                 }
5460         }
5461
5462         /*
5463          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5464          * already held which will conflict with an existing lock order:
5465          *
5466          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5467          *
5468          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5469          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5470          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5471          */
5472
5473 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5474         if (flags & SO_ALL) {
5475                 struct kmem_cache_node *n;
5476
5477                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5478
5479                         if (flags & SO_TOTAL)
5480                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5481                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5482                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5483                                         count_partial(n, count_free);
5484                         else
5485                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5486                         total += x;
5487                         nodes[node] += x;
5488                 }
5489
5490         } else
5491 #endif
5492         if (flags & SO_PARTIAL) {
5493                 struct kmem_cache_node *n;
5494
5495                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5496                         if (flags & SO_TOTAL)
5497                                 x = count_partial(n, count_total);
5498                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5499                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5500                         else
5501                                 x = n->nr_partial;
5502                         total += x;
5503                         nodes[node] += x;
5504                 }
5505         }
5506
5507         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5508 #ifdef CONFIG_NUMA
5509         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5510                 if (nodes[node])
5511                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5512                                              node, nodes[node]);
5513         }
5514 #endif
5515         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5516         kfree(nodes);
5517
5518         return len;
5519 }
5520
5521 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5522 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5523
5524 struct slab_attribute {
5525         struct attribute attr;
5526         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5527         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5528 };
5529
5530 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5531         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO_MODE(_name, 0400)
5532
5533 #define SLAB_ATTR(_name) \
5534         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RW_MODE(_name, 0600)
5535
5536 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5537 {
5538         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5539 }
5540 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5541
5542 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5543 {
5544         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5545 }
5546 SLAB_ATTR_RO(align);
5547
5548 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5549 {
5550         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5551 }
5552 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5553
5554 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5555 {
5556         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5557 }
5558 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5559
5560 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5561 {
5562         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5563 }
5564 SLAB_ATTR_RO(order);
5565
5566 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5567 {
5568         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5569 }
5570
5571 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5572                                  size_t length)
5573 {
5574         unsigned long min;
5575         int err;
5576
5577         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5578         if (err)
5579                 return err;
5580
5581         s->min_partial = min;
5582         return length;
5583 }
5584 SLAB_ATTR(min_partial);
5585
5586 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5587 {
5588         unsigned int nr_partial = 0;
5589 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5590         nr_partial = s->cpu_partial;
5591 #endif
5592
5593         return sysfs_emit(buf, "%u\n", nr_partial);
5594 }
5595
5596 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5597                                  size_t length)
5598 {
5599         unsigned int objects;
5600         int err;
5601
5602         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5603         if (err)
5604                 return err;
5605         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5606                 return -EINVAL;
5607
5608         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5609         flush_all(s);
5610         return length;
5611 }
5612 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5613
5614 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5615 {
5616         if (!s->ctor)
5617                 return 0;
5618         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5619 }
5620 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5621
5622 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5623 {
5624         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5625 }
5626 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5627
5628 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5629 {
5630         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5631 }
5632 SLAB_ATTR_RO(partial);
5633
5634 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5635 {
5636         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5637 }
5638 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5639
5640 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5641 {
5642         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5643 }
5644 SLAB_ATTR_RO(objects);
5645
5646 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5647 {
5648         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5649 }
5650 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5651
5652 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5653 {
5654         int objects = 0;
5655         int slabs = 0;
5656         int cpu __maybe_unused;
5657         int len = 0;
5658
5659 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5660         for_each_online_cpu(cpu) {
5661                 struct slab *slab;
5662
5663                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5664
5665                 if (slab)
5666                         slabs += slab->slabs;
5667         }
5668 #endif
5669
5670         /* Approximate half-full slabs, see slub_set_cpu_partial() */
5671         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5672         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, slabs);
5673
5674 #if defined(CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL) && defined(CONFIG_SMP)
5675         for_each_online_cpu(cpu) {
5676                 struct slab *slab;
5677
5678                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5679                 if (slab) {
5680                         slabs = READ_ONCE(slab->slabs);
5681                         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5682                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5683                                              cpu, objects, slabs);
5684                 }
5685         }
5686 #endif
5687         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5688
5689         return len;
5690 }
5691 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5692
5693 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5694 {
5695         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5696 }
5697 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5698
5699 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5700 {
5701         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5702 }
5703 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5704
5705 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5706 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5707 {
5708         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5709 }
5710 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5711 #endif
5712
5713 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
5714 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5715 {
5716         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5717 }
5718 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5719 #endif
5720
5721 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5722 {
5723         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5724 }
5725 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5726
5727 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5728 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5729 {
5730         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5731 }
5732 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5733
5734 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5735 {
5736         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5737 }
5738 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5739
5740 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5741 {
5742         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5743 }
5744 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5745
5746 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5747 {
5748         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5749 }
5750 SLAB_ATTR_RO(trace);
5751
5752 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5753 {
5754         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5755 }
5756
5757 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5758
5759 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5760 {
5761         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5762 }
5763
5764 SLAB_ATTR_RO(poison);
5765
5766 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5767 {
5768         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5769 }
5770
5771 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5772
5773 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5774 {
5775         return 0;
5776 }
5777
5778 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5779                         const char *buf, size_t length)
5780 {
5781         int ret = -EINVAL;
5782
5783         if (buf[0] == '1' && kmem_cache_debug(s)) {
5784                 ret = validate_slab_cache(s);
5785                 if (ret >= 0)
5786                         ret = length;
5787         }
5788         return ret;
5789 }
5790 SLAB_ATTR(validate);
5791
5792 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5793
5794 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5795 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5796 {
5797         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5798 }
5799
5800 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5801                                 size_t length)
5802 {
5803         if (s->refcount > 1)
5804                 return -EINVAL;
5805
5806         if (buf[0] == '1')
5807                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags | SLAB_FAILSLAB);
5808         else
5809                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags & ~SLAB_FAILSLAB);
5810
5811         return length;
5812 }
5813 SLAB_ATTR(failslab);
5814 #endif
5815
5816 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5817 {
5818         return 0;
5819 }
5820
5821 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5822                         const char *buf, size_t length)
5823 {
5824         if (buf[0] == '1')
5825                 kmem_cache_shrink(s);
5826         else
5827                 return -EINVAL;
5828         return length;
5829 }
5830 SLAB_ATTR(shrink);
5831
5832 #ifdef CONFIG_NUMA
5833 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5834 {
5835         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5836 }
5837
5838 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5839                                 const char *buf, size_t length)
5840 {
5841         unsigned int ratio;
5842         int err;
5843
5844         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5845         if (err)
5846                 return err;
5847         if (ratio > 100)
5848                 return -ERANGE;
5849
5850         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5851
5852         return length;
5853 }
5854 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5855 #endif
5856
5857 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5858 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5859 {
5860         unsigned long sum  = 0;
5861         int cpu;
5862         int len = 0;
5863         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5864
5865         if (!data)
5866                 return -ENOMEM;
5867
5868         for_each_online_cpu(cpu) {
5869                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5870
5871                 data[cpu] = x;
5872                 sum += x;
5873         }
5874
5875         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5876
5877 #ifdef CONFIG_SMP
5878         for_each_online_cpu(cpu) {
5879                 if (data[cpu])
5880                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5881                                              cpu, data[cpu]);
5882         }
5883 #endif
5884         kfree(data);
5885         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5886
5887         return len;
5888 }
5889
5890 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5891 {
5892         int cpu;
5893
5894         for_each_online_cpu(cpu)
5895                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5896 }
5897
5898 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5899 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5900 {                                                               \
5901         return show_stat(s, buf, si);                           \
5902 }                                                               \
5903 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5904                                 const char *buf, size_t length) \
5905 {                                                               \
5906         if (buf[0] != '0')                                      \
5907                 return -EINVAL;                                 \
5908         clear_stat(s, si);                                      \
5909         return length;                                          \
5910 }                                                               \
5911 SLAB_ATTR(text);                                                \
5912
5913 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5914 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5915 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5916 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5917 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5918 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5919 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5920 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5921 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5922 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5923 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5924 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5925 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5926 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5927 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5928 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5929 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5930 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5931 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5932 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5933 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5934 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5935 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5936 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5937 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5938 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5939 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5940
5941 #ifdef CONFIG_KFENCE
5942 static ssize_t skip_kfence_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5943 {
5944         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_SKIP_KFENCE));
5945 }
5946
5947 static ssize_t skip_kfence_store(struct kmem_cache *s,
5948                         const char *buf, size_t length)
5949 {
5950         int ret = length;
5951
5952         if (buf[0] == '0')
5953                 s->flags &= ~SLAB_SKIP_KFENCE;
5954         else if (buf[0] == '1')
5955                 s->flags |= SLAB_SKIP_KFENCE;
5956         else
5957                 ret = -EINVAL;
5958
5959         return ret;
5960 }
5961 SLAB_ATTR(skip_kfence);
5962 #endif
5963
5964 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5965         &slab_size_attr.attr,
5966         &object_size_attr.attr,
5967         &objs_per_slab_attr.attr,
5968         &order_attr.attr,
5969         &min_partial_attr.attr,
5970         &cpu_partial_attr.attr,
5971         &objects_attr.attr,
5972         &objects_partial_attr.attr,
5973         &partial_attr.attr,
5974         &cpu_slabs_attr.attr,
5975         &ctor_attr.attr,
5976         &aliases_attr.attr,
5977         &align_attr.attr,
5978         &hwcache_align_attr.attr,
5979         &reclaim_account_attr.attr,
5980         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5981         &shrink_attr.attr,
5982         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5983 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5984         &total_objects_attr.attr,
5985         &slabs_attr.attr,
5986         &sanity_checks_attr.attr,
5987         &trace_attr.attr,
5988         &red_zone_attr.attr,
5989         &poison_attr.attr,
5990         &store_user_attr.attr,
5991         &validate_attr.attr,
5992 #endif
5993 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5994         &cache_dma_attr.attr,
5995 #endif
5996 #ifdef CONFIG_NUMA
5997         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5998 #endif
5999 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
6000         &alloc_fastpath_attr.attr,
6001         &alloc_slowpath_attr.attr,
6002         &free_fastpath_attr.attr,
6003         &free_slowpath_attr.attr,
6004         &free_frozen_attr.attr,
6005         &free_add_partial_attr.attr,
6006         &free_remove_partial_attr.attr,
6007         &alloc_from_partial_attr.attr,
6008         &alloc_slab_attr.attr,
6009         &alloc_refill_attr.attr,
6010         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
6011         &free_slab_attr.attr,
6012         &cpuslab_flush_attr.attr,
6013         &deactivate_full_attr.attr,
6014         &deactivate_empty_attr.attr,
6015         &deactivate_to_head_attr.attr,
6016         &deactivate_to_tail_attr.attr,
6017         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
6018         &deactivate_bypass_attr.attr,
6019         &order_fallback_attr.attr,
6020         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
6021         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
6022         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
6023         &cpu_partial_free_attr.attr,
6024         &cpu_partial_node_attr.attr,
6025         &cpu_partial_drain_attr.attr,
6026 #endif
6027 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
6028         &failslab_attr.attr,
6029 #endif
6030 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
6031         &usersize_attr.attr,
6032 #endif
6033 #ifdef CONFIG_KFENCE
6034         &skip_kfence_attr.attr,
6035 #endif
6036
6037         NULL
6038 };
6039
6040 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
6041         .attrs = slab_attrs,
6042 };
6043
6044 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
6045                                 struct attribute *attr,
6046                                 char *buf)
6047 {
6048         struct slab_attribute *attribute;
6049         struct kmem_cache *s;
6050
6051         attribute = to_slab_attr(attr);
6052         s = to_slab(kobj);
6053
6054         if (!attribute->show)
6055                 return -EIO;
6056
6057         return attribute->show(s, buf);
6058 }
6059
6060 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
6061                                 struct attribute *attr,
6062                                 const char *buf, size_t len)
6063 {
6064         struct slab_attribute *attribute;
6065         struct kmem_cache *s;
6066
6067         attribute = to_slab_attr(attr);
6068         s = to_slab(kobj);
6069
6070         if (!attribute->store)
6071                 return -EIO;
6072
6073         return attribute->store(s, buf, len);
6074 }
6075
6076 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
6077 {
6078         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
6079 }
6080
6081 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
6082         .show = slab_attr_show,
6083         .store = slab_attr_store,
6084 };
6085
6086 static const struct kobj_type slab_ktype = {
6087         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
6088         .release = kmem_cache_release,
6089 };
6090
6091 static struct kset *slab_kset;
6092
6093 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
6094 {
6095         return slab_kset;
6096 }
6097
6098 #define ID_STR_LENGTH 32
6099
6100 /* Create a unique string id for a slab cache:
6101  *
6102  * Format       :[flags-]size
6103  */
6104 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
6105 {
6106         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
6107         char *p = name;
6108
6109         if (!name)
6110                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
6111
6112         *p++ = ':';
6113         /*
6114          * First flags affecting slabcache operations. We will only
6115          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
6116          * too many flags. The flags here must cover all flags that
6117          * are matched during merging to guarantee that the id is
6118          * unique.
6119          */
6120         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
6121                 *p++ = 'd';
6122         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
6123                 *p++ = 'D';
6124         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
6125                 *p++ = 'a';
6126         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
6127                 *p++ = 'F';
6128         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
6129                 *p++ = 'A';
6130         if (p != name + 1)
6131                 *p++ = '-';
6132         p += snprintf(p, ID_STR_LENGTH - (p - name), "%07u", s->size);
6133
6134         if (WARN_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1)) {
6135                 kfree(name);
6136                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6137         }
6138         kmsan_unpoison_memory(name, p - name);
6139         return name;
6140 }
6141
6142 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6143 {
6144         int err;
6145         const char *name;
6146         struct kset *kset = cache_kset(s);
6147         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
6148
6149         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
6150                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
6151                 unmergeable = 1;
6152
6153         if (unmergeable) {
6154                 /*
6155                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
6156                  * This is typically the case for debug situations. In that
6157                  * case we can catch duplicate names easily.
6158                  */
6159                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
6160                 name = s->name;
6161         } else {
6162                 /*
6163                  * Create a unique name for the slab as a target
6164                  * for the symlinks.
6165                  */
6166                 name = create_unique_id(s);
6167                 if (IS_ERR(name))
6168                         return PTR_ERR(name);
6169         }
6170
6171         s->kobj.kset = kset;
6172         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
6173         if (err)
6174                 goto out;
6175
6176         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
6177         if (err)
6178                 goto out_del_kobj;
6179
6180         if (!unmergeable) {
6181                 /* Setup first alias */
6182                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
6183         }
6184 out:
6185         if (!unmergeable)
6186                 kfree(name);
6187         return err;
6188 out_del_kobj:
6189         kobject_del(&s->kobj);
6190         goto out;
6191 }
6192
6193 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
6194 {
6195         if (slab_state >= FULL)
6196                 kobject_del(&s->kobj);
6197 }
6198
6199 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6200 {
6201         if (slab_state >= FULL)
6202                 kobject_put(&s->kobj);
6203 }
6204
6205 /*
6206  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
6207  * available lest we lose that information.
6208  */
6209 struct saved_alias {
6210         struct kmem_cache *s;
6211         const char *name;
6212         struct saved_alias *next;
6213 };
6214
6215 static struct saved_alias *alias_list;
6216
6217 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
6218 {
6219         struct saved_alias *al;
6220
6221         if (slab_state == FULL) {
6222                 /*
6223                  * If we have a leftover link then remove it.
6224                  */
6225                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
6226                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
6227         }
6228
6229         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6230         if (!al)
6231                 return -ENOMEM;
6232
6233         al->s = s;
6234         al->name = name;
6235         al->next = alias_list;
6236         alias_list = al;
6237         kmsan_unpoison_memory(al, sizeof(*al));
6238         return 0;
6239 }
6240
6241 static int __init slab_sysfs_init(void)
6242 {
6243         struct kmem_cache *s;
6244         int err;
6245
6246         mutex_lock(&slab_mutex);
6247
6248         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6249         if (!slab_kset) {
6250                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6251                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6252                 return -ENOSYS;
6253         }
6254
6255         slab_state = FULL;
6256
6257         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6258                 err = sysfs_slab_add(s);
6259                 if (err)
6260                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6261                                s->name);
6262         }
6263
6264         while (alias_list) {
6265                 struct saved_alias *al = alias_list;
6266
6267                 alias_list = alias_list->next;
6268                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6269                 if (err)
6270                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6271                                al->name);
6272                 kfree(al);
6273         }
6274
6275         mutex_unlock(&slab_mutex);
6276         return 0;
6277 }
6278 late_initcall(slab_sysfs_init);
6279 #endif /* SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
6280
6281 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6282 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6283 {
6284         struct loc_track *t = seq->private;
6285         struct location *l;
6286         unsigned long idx;
6287
6288         idx = (unsigned long) t->idx;
6289         if (idx < t->count) {
6290                 l = &t->loc[idx];
6291
6292                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6293
6294                 if (l->addr)
6295                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6296                 else
6297                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6298
6299                 if (l->waste)
6300                         seq_printf(seq, " waste=%lu/%lu",
6301                                 l->count * l->waste, l->waste);
6302
6303                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6304                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6305                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6306                                 l->max_time);
6307                 } else
6308                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6309
6310                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6311                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6312                 else
6313                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6314                                 l->min_pid);
6315
6316                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6317                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6318                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6319
6320                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6321                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6322                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6323
6324 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
6325                 {
6326                         depot_stack_handle_t handle;
6327                         unsigned long *entries;
6328                         unsigned int nr_entries, j;
6329
6330                         handle = READ_ONCE(l->handle);
6331                         if (handle) {
6332                                 nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
6333                                 seq_puts(seq, "\n");
6334                                 for (j = 0; j < nr_entries; j++)
6335                                         seq_printf(seq, "        %pS\n", (void *)entries[j]);
6336                         }
6337                 }
6338 #endif
6339                 seq_puts(seq, "\n");
6340         }
6341
6342         if (!idx && !t->count)
6343                 seq_puts(seq, "No data\n");
6344
6345         return 0;
6346 }
6347
6348 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6349 {
6350 }
6351
6352 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6353 {
6354         struct loc_track *t = seq->private;
6355
6356         t->idx = ++(*ppos);
6357         if (*ppos <= t->count)
6358                 return ppos;
6359
6360         return NULL;
6361 }
6362
6363 static int cmp_loc_by_count(const void *a, const void *b, const void *data)
6364 {
6365         struct location *loc1 = (struct location *)a;
6366         struct location *loc2 = (struct location *)b;
6367
6368         if (loc1->count > loc2->count)
6369                 return -1;
6370         else
6371                 return 1;
6372 }
6373
6374 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6375 {
6376         struct loc_track *t = seq->private;
6377
6378         t->idx = *ppos;
6379         return ppos;
6380 }
6381
6382 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6383         .start  = slab_debugfs_start,
6384         .next   = slab_debugfs_next,
6385         .stop   = slab_debugfs_stop,
6386         .show   = slab_debugfs_show,
6387 };
6388
6389 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6390 {
6391
6392         struct kmem_cache_node *n;
6393         enum track_item alloc;
6394         int node;
6395         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6396                                                 sizeof(struct loc_track));
6397         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6398         unsigned long *obj_map;
6399
6400         if (!t)
6401                 return -ENOMEM;
6402
6403         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6404         if (!obj_map) {
6405                 seq_release_private(inode, filep);
6406                 return -ENOMEM;
6407         }
6408
6409         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6410                 alloc = TRACK_ALLOC;
6411         else
6412                 alloc = TRACK_FREE;
6413
6414         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6415                 bitmap_free(obj_map);
6416                 seq_release_private(inode, filep);
6417                 return -ENOMEM;
6418         }
6419
6420         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6421                 unsigned long flags;
6422                 struct slab *slab;
6423
6424                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6425                         continue;
6426
6427                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6428                 list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
6429                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6430                 list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list)
6431                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6432                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6433         }
6434
6435         /* Sort locations by count */
6436         sort_r(t->loc, t->count, sizeof(struct location),
6437                 cmp_loc_by_count, NULL, NULL);
6438
6439         bitmap_free(obj_map);
6440         return 0;
6441 }
6442
6443 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6444 {
6445         struct seq_file *seq = file->private_data;
6446         struct loc_track *t = seq->private;
6447
6448         free_loc_track(t);
6449         return seq_release_private(inode, file);
6450 }
6451
6452 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6453         .open    = slab_debug_trace_open,
6454         .read    = seq_read,
6455         .llseek  = seq_lseek,
6456         .release = slab_debug_trace_release,
6457 };
6458
6459 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6460 {
6461         struct dentry *slab_cache_dir;
6462
6463         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6464                 return;
6465
6466         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6467
6468         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6469                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6470
6471         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6472                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6473 }
6474
6475 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6476 {
6477         debugfs_lookup_and_remove(s->name, slab_debugfs_root);
6478 }
6479
6480 static int __init slab_debugfs_init(void)
6481 {
6482         struct kmem_cache *s;
6483
6484         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6485
6486         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6487                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6488                         debugfs_slab_add(s);
6489
6490         return 0;
6491
6492 }
6493 __initcall(slab_debugfs_init);
6494 #endif
6495 /*
6496  * The /proc/slabinfo ABI
6497  */
6498 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6499 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6500 {
6501         unsigned long nr_slabs = 0;
6502         unsigned long nr_objs = 0;
6503         unsigned long nr_free = 0;
6504         int node;
6505         struct kmem_cache_node *n;
6506
6507         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6508                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6509                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6510                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6511         }
6512
6513         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6514         sinfo->num_objs = nr_objs;
6515         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6516         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6517         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6518         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6519 }
6520
6521 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6522 {
6523 }
6524
6525 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6526                        size_t count, loff_t *ppos)
6527 {
6528         return -EIO;
6529 }
6530 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */