x86: add tizen_qemu_x86_defconfig & tizen_qemu_x86_64_defconfig
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/kfence.h>
32 #include <linux/memory.h>
33 #include <linux/math64.h>
34 #include <linux/fault-inject.h>
35 #include <linux/stacktrace.h>
36 #include <linux/prefetch.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/random.h>
39 #include <kunit/test.h>
40
41 #include <linux/debugfs.h>
42 #include <trace/events/kmem.h>
43
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * Lock order:
48  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
49  *   2. node->list_lock (Spinlock)
50  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
51  *   4. slab_lock(page) (Only on some arches or for debugging)
52  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
53  *
54  *   slab_mutex
55  *
56  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
57  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
58  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
59  *
60  *   slab_lock
61  *
62  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
63  *   spinlock.
64  *
65  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
66  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
67  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
68  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
69  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
70  *      D. page->frozen         -> frozen state
71  *
72  *   Frozen slabs
73  *
74  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
75  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
76  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
77  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
78  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
79  *   page's freelist.
80  *
81  *   list_lock
82  *
83  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
84  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
85  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
86  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
87  *   modified without taking the list lock).
88  *
89  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
90  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
91  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
92  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
93  *   the list lock.
94  *
95  *   cpu_slab->lock local lock
96  *
97  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
98  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
99  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
100  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
101  *   On PREEMPT_RT, the local lock does not actually disable irqs (and thus
102  *   prevent the lockless operations), so fastpath operations also need to take
103  *   the lock and are no longer lockless.
104  *
105  *   lockless fastpaths
106  *
107  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
108  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
109  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
110  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
111  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
112  *   another cpu.
113  *
114  *   irq, preemption, migration considerations
115  *
116  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
117  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
118  *   to use in the context of an irq.
119  *
120  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
121  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
122  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
123  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
124  *
125  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
126  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
127  *
128  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
129  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
130  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
131  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
132  * cannot scan all objects.
133  *
134  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
135  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
136  * fast frees and allocs.
137  *
138  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
139  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
140  *                      such as satisfying allocations for a specific
141  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
142  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
143  *                      list operations. It is up to the processor holding
144  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
145  *                      when the slab is no longer needed.
146  *
147  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
148  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
149  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
150  *                      freelist that allows lockless access to
151  *                      free objects in addition to the regular freelist
152  *                      that requires the slab lock.
153  *
154  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
155  *                      options set. This moves slab handling out of
156  *                      the fast path and disables lockless freelists.
157  */
158
159 /*
160  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
161  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
162  */
163 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
164 #define slub_get_cpu_ptr(var)   get_cpu_ptr(var)
165 #define slub_put_cpu_ptr(var)   put_cpu_ptr(var)
166 #else
167 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
168 ({                                      \
169         migrate_disable();              \
170         this_cpu_ptr(var);              \
171 })
172 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
173 do {                                    \
174         (void)(var);                    \
175         migrate_enable();               \
176 } while (0)
177 #endif
178
179 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
180 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
181 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
182 #else
183 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
184 #endif
185 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
186
187 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
188 {
189         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
190 }
191
192 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
193 {
194         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
195                 p += s->red_left_pad;
196
197         return p;
198 }
199
200 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
201 {
202 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
203         return !kmem_cache_debug(s);
204 #else
205         return false;
206 #endif
207 }
208
209 /*
210  * Issues still to be resolved:
211  *
212  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
213  *
214  * - Variable sizing of the per node arrays
215  */
216
217 /* Enable to log cmpxchg failures */
218 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
219
220 /*
221  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
222  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
223  */
224 #define MIN_PARTIAL 5
225
226 /*
227  * Maximum number of desirable partial slabs.
228  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
229  * sort the partial list by the number of objects in use.
230  */
231 #define MAX_PARTIAL 10
232
233 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
234                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
235
236 /*
237  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
238  * issues when checking or reading debug information
239  */
240 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
241                                 SLAB_TRACE)
242
243
244 /*
245  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
246  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
247  * metadata.
248  */
249 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
250
251 #define OO_SHIFT        16
252 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
253 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
254
255 /* Internal SLUB flags */
256 /* Poison object */
257 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
258 /* Use cmpxchg_double */
259 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
260
261 /*
262  * Tracking user of a slab.
263  */
264 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
265 struct track {
266         unsigned long addr;     /* Called from address */
267 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
268         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
269 #endif
270         int cpu;                /* Was running on cpu */
271         int pid;                /* Pid context */
272         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
273 };
274
275 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
276
277 #ifdef CONFIG_SYSFS
278 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
279 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
280 #else
281 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
282 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
283                                                         { return 0; }
284 #endif
285
286 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
287 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
288 #else
289 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
290 #endif
291
292 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
293 {
294 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
295         /*
296          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
297          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
298          */
299         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
300 #endif
301 }
302
303 /*
304  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
305  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
306  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
307  * Protected by slab_mutex.
308  */
309 static nodemask_t slab_nodes;
310
311 /*
312  * Workqueue used for flush_cpu_slab().
313  */
314 static struct workqueue_struct *flushwq;
315
316 /********************************************************************
317  *                      Core slab cache functions
318  *******************************************************************/
319
320 /*
321  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
322  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
323  * random number.
324  */
325 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
326                                  unsigned long ptr_addr)
327 {
328 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
329         /*
330          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
331          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
332          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
333          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
334          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
335          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
336          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
337          * freepointer to be restored incorrectly.
338          */
339         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
340                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
341 #else
342         return ptr;
343 #endif
344 }
345
346 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
347 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
348                                          void *ptr_addr)
349 {
350         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
351                             (unsigned long)ptr_addr);
352 }
353
354 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
355 {
356         object = kasan_reset_tag(object);
357         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
358 }
359
360 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
361 {
362         prefetch(object + s->offset);
363 }
364
365 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
366 {
367         unsigned long freepointer_addr;
368         void *p;
369
370         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
371                 return get_freepointer(s, object);
372
373         object = kasan_reset_tag(object);
374         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
375         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
376         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
377 }
378
379 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
380 {
381         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
382
383 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
384         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
385 #endif
386
387         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
388         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
389 }
390
391 /* Loop over all objects in a slab */
392 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
393         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
394                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
395                 __p += (__s)->size)
396
397 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
398 {
399         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
400 }
401
402 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
403                 unsigned int size)
404 {
405         struct kmem_cache_order_objects x = {
406                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
407         };
408
409         return x;
410 }
411
412 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
413 {
414         return x.x >> OO_SHIFT;
415 }
416
417 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
418 {
419         return x.x & OO_MASK;
420 }
421
422 /*
423  * Per slab locking using the pagelock
424  */
425 static __always_inline void __slab_lock(struct page *page)
426 {
427         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
428         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
429 }
430
431 static __always_inline void __slab_unlock(struct page *page)
432 {
433         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
434         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
435 }
436
437 static __always_inline void slab_lock(struct page *page, unsigned long *flags)
438 {
439         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
440                 local_irq_save(*flags);
441         __slab_lock(page);
442 }
443
444 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page, unsigned long *flags)
445 {
446         __slab_unlock(page);
447         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
448                 local_irq_restore(*flags);
449 }
450
451 /*
452  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
453  * by an _irqsave() lock variant. Except on PREEMPT_RT where locks are different
454  * so we disable interrupts as part of slab_[un]lock().
455  */
456 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
457                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
458                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
459                 const char *n)
460 {
461         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
462                 lockdep_assert_irqs_disabled();
463 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
464     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
465         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
466                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
467                                    freelist_old, counters_old,
468                                    freelist_new, counters_new))
469                         return true;
470         } else
471 #endif
472         {
473                 /* init to 0 to prevent spurious warnings */
474                 unsigned long flags = 0;
475
476                 slab_lock(page, &flags);
477                 if (page->freelist == freelist_old &&
478                                         page->counters == counters_old) {
479                         page->freelist = freelist_new;
480                         page->counters = counters_new;
481                         slab_unlock(page, &flags);
482                         return true;
483                 }
484                 slab_unlock(page, &flags);
485         }
486
487         cpu_relax();
488         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
489
490 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
491         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
492 #endif
493
494         return false;
495 }
496
497 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
498                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
499                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
500                 const char *n)
501 {
502 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
503     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
504         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
505                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
506                                    freelist_old, counters_old,
507                                    freelist_new, counters_new))
508                         return true;
509         } else
510 #endif
511         {
512                 unsigned long flags;
513
514                 local_irq_save(flags);
515                 __slab_lock(page);
516                 if (page->freelist == freelist_old &&
517                                         page->counters == counters_old) {
518                         page->freelist = freelist_new;
519                         page->counters = counters_new;
520                         __slab_unlock(page);
521                         local_irq_restore(flags);
522                         return true;
523                 }
524                 __slab_unlock(page);
525                 local_irq_restore(flags);
526         }
527
528         cpu_relax();
529         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
530
531 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
532         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
533 #endif
534
535         return false;
536 }
537
538 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
539 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
540 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(object_map_lock);
541
542 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
543                        struct page *page)
544 {
545         void *addr = page_address(page);
546         void *p;
547
548         bitmap_zero(obj_map, page->objects);
549
550         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
551                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
552 }
553
554 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
555 static bool slab_add_kunit_errors(void)
556 {
557         struct kunit_resource *resource;
558
559         if (likely(!current->kunit_test))
560                 return false;
561
562         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
563         if (!resource)
564                 return false;
565
566         (*(int *)resource->data)++;
567         kunit_put_resource(resource);
568         return true;
569 }
570 #else
571 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
572 #endif
573
574 /*
575  * Determine a map of object in use on a page.
576  *
577  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
578  * not vanish from under us.
579  */
580 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
581         __acquires(&object_map_lock)
582 {
583         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
584
585         raw_spin_lock(&object_map_lock);
586
587         __fill_map(object_map, s, page);
588
589         return object_map;
590 }
591
592 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
593 {
594         VM_BUG_ON(map != object_map);
595         raw_spin_unlock(&object_map_lock);
596 }
597
598 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
599 {
600         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
601                 return s->size - s->red_left_pad;
602
603         return s->size;
604 }
605
606 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
607 {
608         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
609                 p -= s->red_left_pad;
610
611         return p;
612 }
613
614 /*
615  * Debug settings:
616  */
617 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
618 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
619 #else
620 static slab_flags_t slub_debug;
621 #endif
622
623 static char *slub_debug_string;
624 static int disable_higher_order_debug;
625
626 /*
627  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
628  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
629  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
630  * to tell kasan that these accesses are OK.
631  */
632 static inline void metadata_access_enable(void)
633 {
634         kasan_disable_current();
635 }
636
637 static inline void metadata_access_disable(void)
638 {
639         kasan_enable_current();
640 }
641
642 /*
643  * Object debugging
644  */
645
646 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
647 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
648                                 struct page *page, void *object)
649 {
650         void *base;
651
652         if (!object)
653                 return 1;
654
655         base = page_address(page);
656         object = kasan_reset_tag(object);
657         object = restore_red_left(s, object);
658         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
659                 (object - base) % s->size) {
660                 return 0;
661         }
662
663         return 1;
664 }
665
666 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
667                           unsigned int length)
668 {
669         metadata_access_enable();
670         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
671                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
672         metadata_access_disable();
673 }
674
675 /*
676  * See comment in calculate_sizes().
677  */
678 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
679 {
680         return s->offset >= s->inuse;
681 }
682
683 /*
684  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
685  * not overlapping with object.
686  */
687 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
688 {
689         if (freeptr_outside_object(s))
690                 return s->inuse + sizeof(void *);
691         else
692                 return s->inuse;
693 }
694
695 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
696         enum track_item alloc)
697 {
698         struct track *p;
699
700         p = object + get_info_end(s);
701
702         return kasan_reset_tag(p + alloc);
703 }
704
705 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
706                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
707 {
708         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
709
710         if (addr) {
711 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
712                 unsigned int nr_entries;
713
714                 metadata_access_enable();
715                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
716                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
717                 metadata_access_disable();
718
719                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
720                         p->addrs[nr_entries] = 0;
721 #endif
722                 p->addr = addr;
723                 p->cpu = smp_processor_id();
724                 p->pid = current->pid;
725                 p->when = jiffies;
726         } else {
727                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
728         }
729 }
730
731 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
732 {
733         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
734                 return;
735
736         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
737         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
738 }
739
740 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
741 {
742         if (!t->addr)
743                 return;
744
745         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
746                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
747 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
748         {
749                 int i;
750                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
751                         if (t->addrs[i])
752                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
753                         else
754                                 break;
755         }
756 #endif
757 }
758
759 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
760 {
761         unsigned long pr_time = jiffies;
762         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
763                 return;
764
765         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
766         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
767 }
768
769 static void print_page_info(struct page *page)
770 {
771         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%#lx(%pGp)\n",
772                page, page->objects, page->inuse, page->freelist,
773                page->flags, &page->flags);
774
775 }
776
777 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
778 {
779         struct va_format vaf;
780         va_list args;
781
782         va_start(args, fmt);
783         vaf.fmt = fmt;
784         vaf.va = &args;
785         pr_err("=============================================================================\n");
786         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
787         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
788         va_end(args);
789 }
790
791 __printf(2, 3)
792 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
793 {
794         struct va_format vaf;
795         va_list args;
796
797         if (slab_add_kunit_errors())
798                 return;
799
800         va_start(args, fmt);
801         vaf.fmt = fmt;
802         vaf.va = &args;
803         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
804         va_end(args);
805 }
806
807 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
808                                void **freelist, void *nextfree)
809 {
810         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
811             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
812                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
813                 *freelist = NULL;
814                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
815                 return true;
816         }
817
818         return false;
819 }
820
821 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
822 {
823         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
824         u8 *addr = page_address(page);
825
826         print_tracking(s, p);
827
828         print_page_info(page);
829
830         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
831                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
832
833         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
834                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
835                               s->red_left_pad);
836         else if (p > addr + 16)
837                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
838
839         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
840                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
841         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
842                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
843                         s->inuse - s->object_size);
844
845         off = get_info_end(s);
846
847         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
848                 off += 2 * sizeof(struct track);
849
850         off += kasan_metadata_size(s);
851
852         if (off != size_from_object(s))
853                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
854                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
855                               size_from_object(s) - off);
856
857         dump_stack();
858 }
859
860 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
861                         u8 *object, char *reason)
862 {
863         if (slab_add_kunit_errors())
864                 return;
865
866         slab_bug(s, "%s", reason);
867         print_trailer(s, page, object);
868         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
869 }
870
871 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
872                         const char *fmt, ...)
873 {
874         va_list args;
875         char buf[100];
876
877         if (slab_add_kunit_errors())
878                 return;
879
880         va_start(args, fmt);
881         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
882         va_end(args);
883         slab_bug(s, "%s", buf);
884         print_page_info(page);
885         dump_stack();
886         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
887 }
888
889 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
890 {
891         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
892
893         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
894                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
895
896         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
897                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
898                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
899         }
900
901         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
902                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
903 }
904
905 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
906                                                 void *from, void *to)
907 {
908         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
909         memset(from, data, to - from);
910 }
911
912 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
913                         u8 *object, char *what,
914                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
915 {
916         u8 *fault;
917         u8 *end;
918         u8 *addr = page_address(page);
919
920         metadata_access_enable();
921         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
922         metadata_access_disable();
923         if (!fault)
924                 return 1;
925
926         end = start + bytes;
927         while (end > fault && end[-1] == value)
928                 end--;
929
930         if (slab_add_kunit_errors())
931                 goto skip_bug_print;
932
933         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
934         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
935                                         fault, end - 1, fault - addr,
936                                         fault[0], value);
937         print_trailer(s, page, object);
938         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
939
940 skip_bug_print:
941         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
942         return 0;
943 }
944
945 /*
946  * Object layout:
947  *
948  * object address
949  *      Bytes of the object to be managed.
950  *      If the freepointer may overlay the object then the free
951  *      pointer is at the middle of the object.
952  *
953  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
954  *      0xa5 (POISON_END)
955  *
956  * object + s->object_size
957  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
958  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
959  *      object_size == inuse.
960  *
961  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
962  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
963  *
964  * object + s->inuse
965  *      Meta data starts here.
966  *
967  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
968  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
969  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
970  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
971  *              before the word boundary.
972  *
973  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
974  *
975  * object + s->size
976  *      Nothing is used beyond s->size.
977  *
978  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
979  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
980  * may be used with merged slabcaches.
981  */
982
983 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
984 {
985         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
986
987         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
988                 /* We also have user information there */
989                 off += 2 * sizeof(struct track);
990
991         off += kasan_metadata_size(s);
992
993         if (size_from_object(s) == off)
994                 return 1;
995
996         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
997                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
998 }
999
1000 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1001 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1002 {
1003         u8 *start;
1004         u8 *fault;
1005         u8 *end;
1006         u8 *pad;
1007         int length;
1008         int remainder;
1009
1010         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1011                 return 1;
1012
1013         start = page_address(page);
1014         length = page_size(page);
1015         end = start + length;
1016         remainder = length % s->size;
1017         if (!remainder)
1018                 return 1;
1019
1020         pad = end - remainder;
1021         metadata_access_enable();
1022         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1023         metadata_access_disable();
1024         if (!fault)
1025                 return 1;
1026         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1027                 end--;
1028
1029         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1030                         fault, end - 1, fault - start);
1031         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1032
1033         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1034         return 0;
1035 }
1036
1037 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1038                                         void *object, u8 val)
1039 {
1040         u8 *p = object;
1041         u8 *endobject = object + s->object_size;
1042
1043         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1044                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Left Redzone",
1045                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1046                         return 0;
1047
1048                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Right Redzone",
1049                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1050                         return 0;
1051         } else {
1052                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1053                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
1054                                 endobject, POISON_INUSE,
1055                                 s->inuse - s->object_size);
1056                 }
1057         }
1058
1059         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1060                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1061                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
1062                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1063                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "End Poison",
1064                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1065                         return 0;
1066                 /*
1067                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1068                  */
1069                 check_pad_bytes(s, page, p);
1070         }
1071
1072         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1073                 /*
1074                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1075                  * freepointer while object is allocated.
1076                  */
1077                 return 1;
1078
1079         /* Check free pointer validity */
1080         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
1081                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
1082                 /*
1083                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1084                  * of the free objects in this slab. May cause
1085                  * another error because the object count is now wrong.
1086                  */
1087                 set_freepointer(s, p, NULL);
1088                 return 0;
1089         }
1090         return 1;
1091 }
1092
1093 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1094 {
1095         int maxobj;
1096
1097         if (!PageSlab(page)) {
1098                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
1099                 return 0;
1100         }
1101
1102         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
1103         if (page->objects > maxobj) {
1104                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
1105                         page->objects, maxobj);
1106                 return 0;
1107         }
1108         if (page->inuse > page->objects) {
1109                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
1110                         page->inuse, page->objects);
1111                 return 0;
1112         }
1113         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1114         slab_pad_check(s, page);
1115         return 1;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
1120  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1121  */
1122 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
1123 {
1124         int nr = 0;
1125         void *fp;
1126         void *object = NULL;
1127         int max_objects;
1128
1129         fp = page->freelist;
1130         while (fp && nr <= page->objects) {
1131                 if (fp == search)
1132                         return 1;
1133                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
1134                         if (object) {
1135                                 object_err(s, page, object,
1136                                         "Freechain corrupt");
1137                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1138                         } else {
1139                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
1140                                 page->freelist = NULL;
1141                                 page->inuse = page->objects;
1142                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1143                                 return 0;
1144                         }
1145                         break;
1146                 }
1147                 object = fp;
1148                 fp = get_freepointer(s, object);
1149                 nr++;
1150         }
1151
1152         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1153         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1154                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1155
1156         if (page->objects != max_objects) {
1157                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1158                          page->objects, max_objects);
1159                 page->objects = max_objects;
1160                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1161         }
1162         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1163                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1164                          page->inuse, page->objects - nr);
1165                 page->inuse = page->objects - nr;
1166                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1167         }
1168         return search == NULL;
1169 }
1170
1171 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1172                                                                 int alloc)
1173 {
1174         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1175                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1176                         s->name,
1177                         alloc ? "alloc" : "free",
1178                         object, page->inuse,
1179                         page->freelist);
1180
1181                 if (!alloc)
1182                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1183                                         s->object_size);
1184
1185                 dump_stack();
1186         }
1187 }
1188
1189 /*
1190  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1191  */
1192 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1193         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1194 {
1195         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1196                 return;
1197
1198         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1199         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1200 }
1201
1202 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1203 {
1204         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1205                 return;
1206
1207         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1208         list_del(&page->slab_list);
1209 }
1210
1211 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1212 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1213 {
1214         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1215
1216         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1217 }
1218
1219 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1220 {
1221         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1222 }
1223
1224 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1225 {
1226         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1227
1228         /*
1229          * May be called early in order to allocate a slab for the
1230          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1231          * dilemma by deferring the increment of the count during
1232          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1233          */
1234         if (likely(n)) {
1235                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1236                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1237         }
1238 }
1239 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1240 {
1241         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1242
1243         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1244         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1245 }
1246
1247 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1248 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1249                                                                 void *object)
1250 {
1251         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1252                 return;
1253
1254         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1255         init_tracking(s, object);
1256 }
1257
1258 static
1259 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1260 {
1261         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1262                 return;
1263
1264         metadata_access_enable();
1265         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1266         metadata_access_disable();
1267 }
1268
1269 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1270                                         struct page *page, void *object)
1271 {
1272         if (!check_slab(s, page))
1273                 return 0;
1274
1275         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1276                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1277                 return 0;
1278         }
1279
1280         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1281                 return 0;
1282
1283         return 1;
1284 }
1285
1286 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1287                                         struct page *page,
1288                                         void *object, unsigned long addr)
1289 {
1290         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1291                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1292                         goto bad;
1293         }
1294
1295         /* Success perform special debug activities for allocs */
1296         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1297                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1298         trace(s, page, object, 1);
1299         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1300         return 1;
1301
1302 bad:
1303         if (PageSlab(page)) {
1304                 /*
1305                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1306                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1307                  * as used avoids touching the remaining objects.
1308                  */
1309                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1310                 page->inuse = page->objects;
1311                 page->freelist = NULL;
1312         }
1313         return 0;
1314 }
1315
1316 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1317                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1318 {
1319         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1320                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1321                 return 0;
1322         }
1323
1324         if (on_freelist(s, page, object)) {
1325                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1326                 return 0;
1327         }
1328
1329         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1330                 return 0;
1331
1332         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1333                 if (!PageSlab(page)) {
1334                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1335                                  object);
1336                 } else if (!page->slab_cache) {
1337                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1338                                object);
1339                         dump_stack();
1340                 } else
1341                         object_err(s, page, object,
1342                                         "page slab pointer corrupt.");
1343                 return 0;
1344         }
1345         return 1;
1346 }
1347
1348 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1349 static noinline int free_debug_processing(
1350         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1351         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1352         unsigned long addr)
1353 {
1354         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1355         void *object = head;
1356         int cnt = 0;
1357         unsigned long flags, flags2;
1358         int ret = 0;
1359
1360         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1361         slab_lock(page, &flags2);
1362
1363         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1364                 if (!check_slab(s, page))
1365                         goto out;
1366         }
1367
1368 next_object:
1369         cnt++;
1370
1371         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1372                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1373                         goto out;
1374         }
1375
1376         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1377                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1378         trace(s, page, object, 0);
1379         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1380         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1381
1382         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1383         if (object != tail) {
1384                 object = get_freepointer(s, object);
1385                 goto next_object;
1386         }
1387         ret = 1;
1388
1389 out:
1390         if (cnt != bulk_cnt)
1391                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1392                          bulk_cnt, cnt);
1393
1394         slab_unlock(page, &flags2);
1395         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1396         if (!ret)
1397                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1398         return ret;
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1403  *
1404  * @str:    start of block
1405  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1406  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1407  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1408  *
1409  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1410  */
1411 static char *
1412 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1413 {
1414         bool higher_order_disable = false;
1415
1416         /* Skip any completely empty blocks */
1417         while (*str && *str == ';')
1418                 str++;
1419
1420         if (*str == ',') {
1421                 /*
1422                  * No options but restriction on slabs. This means full
1423                  * debugging for slabs matching a pattern.
1424                  */
1425                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1426                 goto check_slabs;
1427         }
1428         *flags = 0;
1429
1430         /* Determine which debug features should be switched on */
1431         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1432                 switch (tolower(*str)) {
1433                 case '-':
1434                         *flags = 0;
1435                         break;
1436                 case 'f':
1437                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1438                         break;
1439                 case 'z':
1440                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1441                         break;
1442                 case 'p':
1443                         *flags |= SLAB_POISON;
1444                         break;
1445                 case 'u':
1446                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1447                         break;
1448                 case 't':
1449                         *flags |= SLAB_TRACE;
1450                         break;
1451                 case 'a':
1452                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1453                         break;
1454                 case 'o':
1455                         /*
1456                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1457                          * order would increase as a result.
1458                          */
1459                         higher_order_disable = true;
1460                         break;
1461                 default:
1462                         if (init)
1463                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1464                 }
1465         }
1466 check_slabs:
1467         if (*str == ',')
1468                 *slabs = ++str;
1469         else
1470                 *slabs = NULL;
1471
1472         /* Skip over the slab list */
1473         while (*str && *str != ';')
1474                 str++;
1475
1476         /* Skip any completely empty blocks */
1477         while (*str && *str == ';')
1478                 str++;
1479
1480         if (init && higher_order_disable)
1481                 disable_higher_order_debug = 1;
1482
1483         if (*str)
1484                 return str;
1485         else
1486                 return NULL;
1487 }
1488
1489 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1490 {
1491         slab_flags_t flags;
1492         slab_flags_t global_flags;
1493         char *saved_str;
1494         char *slab_list;
1495         bool global_slub_debug_changed = false;
1496         bool slab_list_specified = false;
1497
1498         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1499         if (*str++ != '=' || !*str)
1500                 /*
1501                  * No options specified. Switch on full debugging.
1502                  */
1503                 goto out;
1504
1505         saved_str = str;
1506         while (str) {
1507                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1508
1509                 if (!slab_list) {
1510                         global_flags = flags;
1511                         global_slub_debug_changed = true;
1512                 } else {
1513                         slab_list_specified = true;
1514                 }
1515         }
1516
1517         /*
1518          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1519          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1520          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1521          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1522          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1523          */
1524         if (slab_list_specified) {
1525                 if (!global_slub_debug_changed)
1526                         global_flags = slub_debug;
1527                 slub_debug_string = saved_str;
1528         }
1529 out:
1530         slub_debug = global_flags;
1531         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1532                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1533         else
1534                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1535         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1536              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1537             (slub_debug & SLAB_POISON))
1538                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1539         return 1;
1540 }
1541
1542 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1543
1544 /*
1545  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1546  * @object_size:        the size of an object without meta data
1547  * @flags:              flags to set
1548  * @name:               name of the cache
1549  *
1550  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1551  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1552  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1553  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1554  */
1555 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1556         slab_flags_t flags, const char *name)
1557 {
1558         char *iter;
1559         size_t len;
1560         char *next_block;
1561         slab_flags_t block_flags;
1562         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1563
1564         /*
1565          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1566          * don't store user (stack trace) information by default,
1567          * but let the user enable it via the command line below.
1568          */
1569         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1570                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1571
1572         len = strlen(name);
1573         next_block = slub_debug_string;
1574         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1575         while (next_block) {
1576                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1577                 if (!iter)
1578                         continue;
1579                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1580                 while (*iter) {
1581                         char *end, *glob;
1582                         size_t cmplen;
1583
1584                         end = strchrnul(iter, ',');
1585                         if (next_block && next_block < end)
1586                                 end = next_block - 1;
1587
1588                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1589                         if (glob)
1590                                 cmplen = glob - iter;
1591                         else
1592                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1593
1594                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1595                                 flags |= block_flags;
1596                                 return flags;
1597                         }
1598
1599                         if (!*end || *end == ';')
1600                                 break;
1601                         iter = end + 1;
1602                 }
1603         }
1604
1605         return flags | slub_debug_local;
1606 }
1607 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1608 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1609                         struct page *page, void *object) {}
1610 static inline
1611 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1612
1613 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1614         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1615
1616 static inline int free_debug_processing(
1617         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1618         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1619         unsigned long addr) { return 0; }
1620
1621 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1622                         { return 1; }
1623 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1624                         void *object, u8 val) { return 1; }
1625 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1626                                         struct page *page) {}
1627 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1628                                         struct page *page) {}
1629 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1630         slab_flags_t flags, const char *name)
1631 {
1632         return flags;
1633 }
1634 #define slub_debug 0
1635
1636 #define disable_higher_order_debug 0
1637
1638 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1639                                                         { return 0; }
1640 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1641                                                         { return 0; }
1642 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1643                                                         int objects) {}
1644 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1645                                                         int objects) {}
1646
1647 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1648                                void **freelist, void *nextfree)
1649 {
1650         return false;
1651 }
1652 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1653
1654 /*
1655  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1656  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1657  */
1658 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1659 {
1660         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1661         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1662         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1663         return ptr;
1664 }
1665
1666 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1667 {
1668         kmemleak_free(x);
1669         kasan_kfree_large(x);
1670 }
1671
1672 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1673                                                 void *x, bool init)
1674 {
1675         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1676
1677         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1678
1679         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1680                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1681
1682         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1683         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1684                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1685                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1686
1687         /*
1688          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1689          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1690          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1691          *
1692          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1693          * but don't touch the SLAB redzone.
1694          */
1695         if (init) {
1696                 int rsize;
1697
1698                 if (!kasan_has_integrated_init())
1699                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1700                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1701                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1702                        s->size - s->inuse - rsize);
1703         }
1704         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1705         return kasan_slab_free(s, x, init);
1706 }
1707
1708 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1709                                            void **head, void **tail,
1710                                            int *cnt)
1711 {
1712
1713         void *object;
1714         void *next = *head;
1715         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1716
1717         if (is_kfence_address(next)) {
1718                 slab_free_hook(s, next, false);
1719                 return true;
1720         }
1721
1722         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1723         *head = NULL;
1724         *tail = NULL;
1725
1726         do {
1727                 object = next;
1728                 next = get_freepointer(s, object);
1729
1730                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1731                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1732                         /* Move object to the new freelist */
1733                         set_freepointer(s, object, *head);
1734                         *head = object;
1735                         if (!*tail)
1736                                 *tail = object;
1737                 } else {
1738                         /*
1739                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1740                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1741                          */
1742                         --(*cnt);
1743                 }
1744         } while (object != old_tail);
1745
1746         if (*head == *tail)
1747                 *tail = NULL;
1748
1749         return *head != NULL;
1750 }
1751
1752 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1753                                 void *object)
1754 {
1755         setup_object_debug(s, page, object);
1756         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1757         if (unlikely(s->ctor)) {
1758                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1759                 s->ctor(object);
1760                 kasan_poison_object_data(s, object);
1761         }
1762         return object;
1763 }
1764
1765 /*
1766  * Slab allocation and freeing
1767  */
1768 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1769                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1770 {
1771         struct page *page;
1772         unsigned int order = oo_order(oo);
1773
1774         if (node == NUMA_NO_NODE)
1775                 page = alloc_pages(flags, order);
1776         else
1777                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1778
1779         return page;
1780 }
1781
1782 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1783 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1784 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1785 {
1786         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1787         int err;
1788
1789         /* Bailout if already initialised */
1790         if (s->random_seq)
1791                 return 0;
1792
1793         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1794         if (err) {
1795                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1796                         s->name);
1797                 return err;
1798         }
1799
1800         /* Transform to an offset on the set of pages */
1801         if (s->random_seq) {
1802                 unsigned int i;
1803
1804                 for (i = 0; i < count; i++)
1805                         s->random_seq[i] *= s->size;
1806         }
1807         return 0;
1808 }
1809
1810 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1811 static void __init init_freelist_randomization(void)
1812 {
1813         struct kmem_cache *s;
1814
1815         mutex_lock(&slab_mutex);
1816
1817         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1818                 init_cache_random_seq(s);
1819
1820         mutex_unlock(&slab_mutex);
1821 }
1822
1823 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1824 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1825                                 unsigned long *pos, void *start,
1826                                 unsigned long page_limit,
1827                                 unsigned long freelist_count)
1828 {
1829         unsigned int idx;
1830
1831         /*
1832          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1833          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1834          */
1835         do {
1836                 idx = s->random_seq[*pos];
1837                 *pos += 1;
1838                 if (*pos >= freelist_count)
1839                         *pos = 0;
1840         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1841
1842         return (char *)start + idx;
1843 }
1844
1845 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1846 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1847 {
1848         void *start;
1849         void *cur;
1850         void *next;
1851         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1852
1853         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1854                 return false;
1855
1856         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1857         pos = get_random_int() % freelist_count;
1858
1859         page_limit = page->objects * s->size;
1860         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1861
1862         /* First entry is used as the base of the freelist */
1863         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1864                                 freelist_count);
1865         cur = setup_object(s, page, cur);
1866         page->freelist = cur;
1867
1868         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1869                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1870                         freelist_count);
1871                 next = setup_object(s, page, next);
1872                 set_freepointer(s, cur, next);
1873                 cur = next;
1874         }
1875         set_freepointer(s, cur, NULL);
1876
1877         return true;
1878 }
1879 #else
1880 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1881 {
1882         return 0;
1883 }
1884 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1885 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1886 {
1887         return false;
1888 }
1889 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1890
1891 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1892 {
1893         struct page *page;
1894         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1895         gfp_t alloc_gfp;
1896         void *start, *p, *next;
1897         int idx;
1898         bool shuffle;
1899
1900         flags &= gfp_allowed_mask;
1901
1902         flags |= s->allocflags;
1903
1904         /*
1905          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1906          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1907          */
1908         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1909         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1910                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1911
1912         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1913         if (unlikely(!page)) {
1914                 oo = s->min;
1915                 alloc_gfp = flags;
1916                 /*
1917                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1918                  * Try a lower order alloc if possible
1919                  */
1920                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1921                 if (unlikely(!page))
1922                         goto out;
1923                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1924         }
1925
1926         page->objects = oo_objects(oo);
1927
1928         account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
1929
1930         page->slab_cache = s;
1931         __SetPageSlab(page);
1932         if (page_is_pfmemalloc(page))
1933                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1934
1935         kasan_poison_slab(page);
1936
1937         start = page_address(page);
1938
1939         setup_page_debug(s, page, start);
1940
1941         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1942
1943         if (!shuffle) {
1944                 start = fixup_red_left(s, start);
1945                 start = setup_object(s, page, start);
1946                 page->freelist = start;
1947                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1948                         next = p + s->size;
1949                         next = setup_object(s, page, next);
1950                         set_freepointer(s, p, next);
1951                         p = next;
1952                 }
1953                 set_freepointer(s, p, NULL);
1954         }
1955
1956         page->inuse = page->objects;
1957         page->frozen = 1;
1958
1959 out:
1960         if (!page)
1961                 return NULL;
1962
1963         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1964
1965         return page;
1966 }
1967
1968 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1969 {
1970         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1971                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1972
1973         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
1974
1975         return allocate_slab(s,
1976                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1977 }
1978
1979 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1980 {
1981         int order = compound_order(page);
1982         int pages = 1 << order;
1983
1984         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1985                 void *p;
1986
1987                 slab_pad_check(s, page);
1988                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1989                                                 page->objects)
1990                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1991         }
1992
1993         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1994         __ClearPageSlab(page);
1995         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1996         page->slab_cache = NULL;
1997         if (current->reclaim_state)
1998                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1999         unaccount_slab_page(page, order, s);
2000         __free_pages(page, order);
2001 }
2002
2003 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2004 {
2005         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
2006
2007         __free_slab(page->slab_cache, page);
2008 }
2009
2010 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2011 {
2012         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
2013                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
2014         } else
2015                 __free_slab(s, page);
2016 }
2017
2018 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2019 {
2020         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
2021         free_slab(s, page);
2022 }
2023
2024 /*
2025  * Management of partially allocated slabs.
2026  */
2027 static inline void
2028 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
2029 {
2030         n->nr_partial++;
2031         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2032                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
2033         else
2034                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
2035 }
2036
2037 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2038                                 struct page *page, int tail)
2039 {
2040         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2041         __add_partial(n, page, tail);
2042 }
2043
2044 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2045                                         struct page *page)
2046 {
2047         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2048         list_del(&page->slab_list);
2049         n->nr_partial--;
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2054  * return the pointer to the freelist.
2055  *
2056  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2057  */
2058 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2059                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2060                 int mode, int *objects)
2061 {
2062         void *freelist;
2063         unsigned long counters;
2064         struct page new;
2065
2066         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2067
2068         /*
2069          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2070          * The old freelist is the list of objects for the
2071          * per cpu allocation list.
2072          */
2073         freelist = page->freelist;
2074         counters = page->counters;
2075         new.counters = counters;
2076         *objects = new.objects - new.inuse;
2077         if (mode) {
2078                 new.inuse = page->objects;
2079                 new.freelist = NULL;
2080         } else {
2081                 new.freelist = freelist;
2082         }
2083
2084         VM_BUG_ON(new.frozen);
2085         new.frozen = 1;
2086
2087         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2088                         freelist, counters,
2089                         new.freelist, new.counters,
2090                         "acquire_slab"))
2091                 return NULL;
2092
2093         remove_partial(n, page);
2094         WARN_ON(!freelist);
2095         return freelist;
2096 }
2097
2098 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2099 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
2100 #else
2101 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2102                                    int drain) { }
2103 #endif
2104 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
2105
2106 /*
2107  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2108  */
2109 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2110                               struct page **ret_page, gfp_t gfpflags)
2111 {
2112         struct page *page, *page2;
2113         void *object = NULL;
2114         unsigned int available = 0;
2115         unsigned long flags;
2116         int objects;
2117
2118         /*
2119          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2120          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2121          * partial slab and there is none available then get_partial()
2122          * will return NULL.
2123          */
2124         if (!n || !n->nr_partial)
2125                 return NULL;
2126
2127         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2128         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
2129                 void *t;
2130
2131                 if (!pfmemalloc_match(page, gfpflags))
2132                         continue;
2133
2134                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
2135                 if (!t)
2136                         break;
2137
2138                 available += objects;
2139                 if (!object) {
2140                         *ret_page = page;
2141                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2142                         object = t;
2143                 } else {
2144                         put_cpu_partial(s, page, 0);
2145                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2146                 }
2147                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2148                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
2149                         break;
2150
2151         }
2152         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2153         return object;
2154 }
2155
2156 /*
2157  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2158  */
2159 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2160                              struct page **ret_page)
2161 {
2162 #ifdef CONFIG_NUMA
2163         struct zonelist *zonelist;
2164         struct zoneref *z;
2165         struct zone *zone;
2166         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2167         void *object;
2168         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2169
2170         /*
2171          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2172          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2173          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2174          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2175          *
2176          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2177          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2178          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2179          * from other nodes and filled up.
2180          *
2181          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2182          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2183          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2184          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2185          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2186          * with available objects.
2187          */
2188         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2189                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2190                 return NULL;
2191
2192         do {
2193                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2194                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2195                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2196                         struct kmem_cache_node *n;
2197
2198                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2199
2200                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2201                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2202                                 object = get_partial_node(s, n, ret_page, flags);
2203                                 if (object) {
2204                                         /*
2205                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2206                                          * here - if mems_allowed was updated in
2207                                          * parallel, that was a harmless race
2208                                          * between allocation and the cpuset
2209                                          * update
2210                                          */
2211                                         return object;
2212                                 }
2213                         }
2214                 }
2215         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2216 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2217         return NULL;
2218 }
2219
2220 /*
2221  * Get a partial page, lock it and return it.
2222  */
2223 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2224                          struct page **ret_page)
2225 {
2226         void *object;
2227         int searchnode = node;
2228
2229         if (node == NUMA_NO_NODE)
2230                 searchnode = numa_mem_id();
2231
2232         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), ret_page, flags);
2233         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2234                 return object;
2235
2236         return get_any_partial(s, flags, ret_page);
2237 }
2238
2239 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2240 /*
2241  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2242  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2243  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2244  */
2245 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2246 #else
2247 /*
2248  * No preemption supported therefore also no need to check for
2249  * different cpus.
2250  */
2251 #define TID_STEP 1
2252 #endif
2253
2254 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2255 {
2256         return tid + TID_STEP;
2257 }
2258
2259 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2260 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2261 {
2262         return tid % TID_STEP;
2263 }
2264
2265 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2266 {
2267         return tid / TID_STEP;
2268 }
2269 #endif
2270
2271 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2272 {
2273         return cpu;
2274 }
2275
2276 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2277                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2278 {
2279 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2280         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2281
2282         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2283
2284 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2285         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2286                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2287                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2288         else
2289 #endif
2290         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2291                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2292                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2293         else
2294                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2295                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2296 #endif
2297         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2298 }
2299
2300 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2301 {
2302         int cpu;
2303         struct kmem_cache_cpu *c;
2304
2305         for_each_possible_cpu(cpu) {
2306                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2307                 local_lock_init(&c->lock);
2308                 c->tid = init_tid(cpu);
2309         }
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with page's freelist,
2314  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2315  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2316  * by the caller.
2317  */
2318 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2319                             void *freelist)
2320 {
2321         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2322         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2323         int lock = 0, free_delta = 0;
2324         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2325         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2326         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2327         unsigned long flags = 0;
2328         struct page new;
2329         struct page old;
2330
2331         if (page->freelist) {
2332                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2333                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2334         }
2335
2336         /*
2337          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2338          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2339          */
2340         freelist_tail = NULL;
2341         freelist_iter = freelist;
2342         while (freelist_iter) {
2343                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2344
2345                 /*
2346                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2347                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2348                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2349                  */
2350                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist_iter, nextfree))
2351                         break;
2352
2353                 freelist_tail = freelist_iter;
2354                 free_delta++;
2355
2356                 freelist_iter = nextfree;
2357         }
2358
2359         /*
2360          * Stage two: Unfreeze the page while splicing the per-cpu
2361          * freelist to the head of page's freelist.
2362          *
2363          * Ensure that the page is unfrozen while the list presence
2364          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2365          *
2366          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2367          * with the count. If there is a mismatch then the page
2368          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2369          *
2370          * Then we restart the process which may have to remove
2371          * the page from the list that we just put it on again
2372          * because the number of objects in the slab may have
2373          * changed.
2374          */
2375 redo:
2376
2377         old.freelist = READ_ONCE(page->freelist);
2378         old.counters = READ_ONCE(page->counters);
2379         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2380
2381         /* Determine target state of the slab */
2382         new.counters = old.counters;
2383         if (freelist_tail) {
2384                 new.inuse -= free_delta;
2385                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2386                 new.freelist = freelist;
2387         } else
2388                 new.freelist = old.freelist;
2389
2390         new.frozen = 0;
2391
2392         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2393                 m = M_FREE;
2394         else if (new.freelist) {
2395                 m = M_PARTIAL;
2396                 if (!lock) {
2397                         lock = 1;
2398                         /*
2399                          * Taking the spinlock removes the possibility
2400                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2401                          * is frozen
2402                          */
2403                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2404                 }
2405         } else {
2406                 m = M_FULL;
2407                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2408                         lock = 1;
2409                         /*
2410                          * This also ensures that the scanning of full
2411                          * slabs from diagnostic functions will not see
2412                          * any frozen slabs.
2413                          */
2414                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2415                 }
2416         }
2417
2418         if (l != m) {
2419                 if (l == M_PARTIAL)
2420                         remove_partial(n, page);
2421                 else if (l == M_FULL)
2422                         remove_full(s, n, page);
2423
2424                 if (m == M_PARTIAL)
2425                         add_partial(n, page, tail);
2426                 else if (m == M_FULL)
2427                         add_full(s, n, page);
2428         }
2429
2430         l = m;
2431         if (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2432                                 old.freelist, old.counters,
2433                                 new.freelist, new.counters,
2434                                 "unfreezing slab"))
2435                 goto redo;
2436
2437         if (lock)
2438                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2439
2440         if (m == M_PARTIAL)
2441                 stat(s, tail);
2442         else if (m == M_FULL)
2443                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2444         else if (m == M_FREE) {
2445                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2446                 discard_slab(s, page);
2447                 stat(s, FREE_SLAB);
2448         }
2449 }
2450
2451 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2452 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct page *partial_page)
2453 {
2454         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2455         struct page *page, *discard_page = NULL;
2456         unsigned long flags = 0;
2457
2458         while (partial_page) {
2459                 struct page new;
2460                 struct page old;
2461
2462                 page = partial_page;
2463                 partial_page = page->next;
2464
2465                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2466                 if (n != n2) {
2467                         if (n)
2468                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2469
2470                         n = n2;
2471                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2472                 }
2473
2474                 do {
2475
2476                         old.freelist = page->freelist;
2477                         old.counters = page->counters;
2478                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2479
2480                         new.counters = old.counters;
2481                         new.freelist = old.freelist;
2482
2483                         new.frozen = 0;
2484
2485                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2486                                 old.freelist, old.counters,
2487                                 new.freelist, new.counters,
2488                                 "unfreezing slab"));
2489
2490                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2491                         page->next = discard_page;
2492                         discard_page = page;
2493                 } else {
2494                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2495                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2496                 }
2497         }
2498
2499         if (n)
2500                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2501
2502         while (discard_page) {
2503                 page = discard_page;
2504                 discard_page = discard_page->next;
2505
2506                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2507                 discard_slab(s, page);
2508                 stat(s, FREE_SLAB);
2509         }
2510 }
2511
2512 /*
2513  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2514  */
2515 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2516 {
2517         struct page *partial_page;
2518         unsigned long flags;
2519
2520         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2521         partial_page = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2522         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2523         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2524
2525         if (partial_page)
2526                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2527 }
2528
2529 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2530                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2531 {
2532         struct page *partial_page;
2533
2534         partial_page = slub_percpu_partial(c);
2535         c->partial = NULL;
2536
2537         if (partial_page)
2538                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2539 }
2540
2541 /*
2542  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2543  * partial page slot if available.
2544  *
2545  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2546  * per node partial list.
2547  */
2548 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2549 {
2550         struct page *oldpage;
2551         struct page *page_to_unfreeze = NULL;
2552         unsigned long flags;
2553         int pages = 0;
2554         int pobjects = 0;
2555
2556         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2557
2558         oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2559
2560         if (oldpage) {
2561                 if (drain && oldpage->pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2562                         /*
2563                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2564                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2565                          * outside of the critical section.
2566                          */
2567                         page_to_unfreeze = oldpage;
2568                         oldpage = NULL;
2569                 } else {
2570                         pobjects = oldpage->pobjects;
2571                         pages = oldpage->pages;
2572                 }
2573         }
2574
2575         pages++;
2576         pobjects += page->objects - page->inuse;
2577
2578         page->pages = pages;
2579         page->pobjects = pobjects;
2580         page->next = oldpage;
2581
2582         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, page);
2583
2584         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2585
2586         if (page_to_unfreeze) {
2587                 __unfreeze_partials(s, page_to_unfreeze);
2588                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2589         }
2590 }
2591
2592 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2593
2594 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2595 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2596                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2597
2598 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2599
2600 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2601 {
2602         unsigned long flags;
2603         struct page *page;
2604         void *freelist;
2605
2606         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2607
2608         page = c->page;
2609         freelist = c->freelist;
2610
2611         c->page = NULL;
2612         c->freelist = NULL;
2613         c->tid = next_tid(c->tid);
2614
2615         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2616
2617         if (page) {
2618                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2619                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2620         }
2621 }
2622
2623 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2624 {
2625         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2626         void *freelist = c->freelist;
2627         struct page *page = c->page;
2628
2629         c->page = NULL;
2630         c->freelist = NULL;
2631         c->tid = next_tid(c->tid);
2632
2633         if (page) {
2634                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2635                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2636         }
2637
2638         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2639 }
2640
2641 struct slub_flush_work {
2642         struct work_struct work;
2643         struct kmem_cache *s;
2644         bool skip;
2645 };
2646
2647 /*
2648  * Flush cpu slab.
2649  *
2650  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2651  */
2652 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2653 {
2654         struct kmem_cache *s;
2655         struct kmem_cache_cpu *c;
2656         struct slub_flush_work *sfw;
2657
2658         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2659
2660         s = sfw->s;
2661         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2662
2663         if (c->page)
2664                 flush_slab(s, c);
2665
2666         unfreeze_partials(s);
2667 }
2668
2669 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2670 {
2671         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2672
2673         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2674 }
2675
2676 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2677 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2678
2679 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2680 {
2681         struct slub_flush_work *sfw;
2682         unsigned int cpu;
2683
2684         lockdep_assert_cpus_held();
2685         mutex_lock(&flush_lock);
2686
2687         for_each_online_cpu(cpu) {
2688                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2689                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2690                         sfw->skip = true;
2691                         continue;
2692                 }
2693                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2694                 sfw->skip = false;
2695                 sfw->s = s;
2696                 queue_work_on(cpu, flushwq, &sfw->work);
2697         }
2698
2699         for_each_online_cpu(cpu) {
2700                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2701                 if (sfw->skip)
2702                         continue;
2703                 flush_work(&sfw->work);
2704         }
2705
2706         mutex_unlock(&flush_lock);
2707 }
2708
2709 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2710 {
2711         cpus_read_lock();
2712         flush_all_cpus_locked(s);
2713         cpus_read_unlock();
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2718  * necessary.
2719  */
2720 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2721 {
2722         struct kmem_cache *s;
2723
2724         mutex_lock(&slab_mutex);
2725         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2726                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2727         mutex_unlock(&slab_mutex);
2728         return 0;
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2733  * locality expectations.
2734  */
2735 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2736 {
2737 #ifdef CONFIG_NUMA
2738         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2739                 return 0;
2740 #endif
2741         return 1;
2742 }
2743
2744 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2745 static int count_free(struct page *page)
2746 {
2747         return page->objects - page->inuse;
2748 }
2749
2750 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2751 {
2752         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2753 }
2754 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2755
2756 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2757 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2758                                         int (*get_count)(struct page *))
2759 {
2760         unsigned long flags;
2761         unsigned long x = 0;
2762         struct page *page;
2763
2764         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2765         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2766                 x += get_count(page);
2767         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2768         return x;
2769 }
2770 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2771
2772 static noinline void
2773 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2774 {
2775 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2776         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2777                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2778         int node;
2779         struct kmem_cache_node *n;
2780
2781         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2782                 return;
2783
2784         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2785                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2786         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2787                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2788                 oo_order(s->min));
2789
2790         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2791                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2792                         s->name);
2793
2794         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2795                 unsigned long nr_slabs;
2796                 unsigned long nr_objs;
2797                 unsigned long nr_free;
2798
2799                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2800                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2801                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2802
2803                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2804                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2805         }
2806 #endif
2807 }
2808
2809 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2810 {
2811         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2812                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2813
2814         return true;
2815 }
2816
2817 /*
2818  * A variant of pfmemalloc_match() that tests page flags without asserting
2819  * PageSlab. Intended for opportunistic checks before taking a lock and
2820  * rechecking that nobody else freed the page under us.
2821  */
2822 static inline bool pfmemalloc_match_unsafe(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2823 {
2824         if (unlikely(__PageSlabPfmemalloc(page)))
2825                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2826
2827         return true;
2828 }
2829
2830 /*
2831  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2832  * per cpu freelist or deactivate the page.
2833  *
2834  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2835  *
2836  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2837  */
2838 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2839 {
2840         struct page new;
2841         unsigned long counters;
2842         void *freelist;
2843
2844         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2845
2846         do {
2847                 freelist = page->freelist;
2848                 counters = page->counters;
2849
2850                 new.counters = counters;
2851                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2852
2853                 new.inuse = page->objects;
2854                 new.frozen = freelist != NULL;
2855
2856         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2857                 freelist, counters,
2858                 NULL, new.counters,
2859                 "get_freelist"));
2860
2861         return freelist;
2862 }
2863
2864 /*
2865  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2866  * debugging duties.
2867  *
2868  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2869  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2870  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2871  *
2872  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2873  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2874  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2875  *
2876  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2877  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2878  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2879  *
2880  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
2881  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2882  */
2883 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2884                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2885 {
2886         void *freelist;
2887         struct page *page;
2888         unsigned long flags;
2889
2890         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2891
2892 reread_page:
2893
2894         page = READ_ONCE(c->page);
2895         if (!page) {
2896                 /*
2897                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2898                  * ignore the node constraint
2899                  */
2900                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2901                              !node_isset(node, slab_nodes)))
2902                         node = NUMA_NO_NODE;
2903                 goto new_slab;
2904         }
2905 redo:
2906
2907         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2908                 /*
2909                  * same as above but node_match() being false already
2910                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2911                  */
2912                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
2913                         node = NUMA_NO_NODE;
2914                         goto redo;
2915                 } else {
2916                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2917                         goto deactivate_slab;
2918                 }
2919         }
2920
2921         /*
2922          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2923          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2924          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2925          */
2926         if (unlikely(!pfmemalloc_match_unsafe(page, gfpflags)))
2927                 goto deactivate_slab;
2928
2929         /* must check again c->page in case we got preempted and it changed */
2930         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2931         if (unlikely(page != c->page)) {
2932                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2933                 goto reread_page;
2934         }
2935         freelist = c->freelist;
2936         if (freelist)
2937                 goto load_freelist;
2938
2939         freelist = get_freelist(s, page);
2940
2941         if (!freelist) {
2942                 c->page = NULL;
2943                 c->tid = next_tid(c->tid);
2944                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2945                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2946                 goto new_slab;
2947         }
2948
2949         stat(s, ALLOC_REFILL);
2950
2951 load_freelist:
2952
2953         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2954
2955         /*
2956          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2957          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2958          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2959          */
2960         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2961         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2962         c->tid = next_tid(c->tid);
2963         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2964         return freelist;
2965
2966 deactivate_slab:
2967
2968         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2969         if (page != c->page) {
2970                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2971                 goto reread_page;
2972         }
2973         freelist = c->freelist;
2974         c->page = NULL;
2975         c->freelist = NULL;
2976         c->tid = next_tid(c->tid);
2977         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2978         deactivate_slab(s, page, freelist);
2979
2980 new_slab:
2981
2982         if (slub_percpu_partial(c)) {
2983                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2984                 if (unlikely(c->page)) {
2985                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2986                         goto reread_page;
2987                 }
2988                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
2989                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2990                         /* we were preempted and partial list got empty */
2991                         goto new_objects;
2992                 }
2993
2994                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2995                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2996                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2997                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2998                 goto redo;
2999         }
3000
3001 new_objects:
3002
3003         freelist = get_partial(s, gfpflags, node, &page);
3004         if (freelist)
3005                 goto check_new_page;
3006
3007         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3008         page = new_slab(s, gfpflags, node);
3009         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3010
3011         if (unlikely(!page)) {
3012                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3013                 return NULL;
3014         }
3015
3016         /*
3017          * No other reference to the page yet so we can
3018          * muck around with it freely without cmpxchg
3019          */
3020         freelist = page->freelist;
3021         page->freelist = NULL;
3022
3023         stat(s, ALLOC_SLAB);
3024
3025 check_new_page:
3026
3027         if (kmem_cache_debug(s)) {
3028                 if (!alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr)) {
3029                         /* Slab failed checks. Next slab needed */
3030                         goto new_slab;
3031                 } else {
3032                         /*
3033                          * For debug case, we don't load freelist so that all
3034                          * allocations go through alloc_debug_processing()
3035                          */
3036                         goto return_single;
3037                 }
3038         }
3039
3040         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
3041                 /*
3042                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3043                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3044                  */
3045                 goto return_single;
3046
3047 retry_load_page:
3048
3049         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3050         if (unlikely(c->page)) {
3051                 void *flush_freelist = c->freelist;
3052                 struct page *flush_page = c->page;
3053
3054                 c->page = NULL;
3055                 c->freelist = NULL;
3056                 c->tid = next_tid(c->tid);
3057
3058                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3059
3060                 deactivate_slab(s, flush_page, flush_freelist);
3061
3062                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3063
3064                 goto retry_load_page;
3065         }
3066         c->page = page;
3067
3068         goto load_freelist;
3069
3070 return_single:
3071
3072         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
3073         return freelist;
3074 }
3075
3076 /*
3077  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3078  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3079  * pointer.
3080  */
3081 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3082                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
3083 {
3084         void *p;
3085
3086 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3087         /*
3088          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3089          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3090          * pointer.
3091          */
3092         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3093 #endif
3094
3095         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3096 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3097         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3098 #endif
3099         return p;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3104  * zeroing out freelist pointer.
3105  */
3106 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3107                                                    void *obj)
3108 {
3109         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3110                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3111                         0, sizeof(void *));
3112 }
3113
3114 /*
3115  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3116  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3117  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3118  *
3119  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3120  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3121  *
3122  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3123  */
3124 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3125                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3126 {
3127         void *object;
3128         struct kmem_cache_cpu *c;
3129         struct page *page;
3130         unsigned long tid;
3131         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3132         bool init = false;
3133
3134         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
3135         if (!s)
3136                 return NULL;
3137
3138         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3139         if (unlikely(object))
3140                 goto out;
3141
3142 redo:
3143         /*
3144          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3145          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3146          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3147          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3148          *
3149          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3150          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3151          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3152          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3153          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3154          */
3155         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3156         tid = READ_ONCE(c->tid);
3157
3158         /*
3159          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3160          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3161          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
3162          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3163          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
3164          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3165          */
3166         barrier();
3167
3168         /*
3169          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3170          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3171          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3172          * linked list in between.
3173          */
3174
3175         object = c->freelist;
3176         page = c->page;
3177         /*
3178          * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if a
3179          * slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not protected
3180          * against a fast path operation in an irq handler. So we need to take
3181          * the slow path which uses local_lock. It is still relatively fast if
3182          * there is a suitable cpu freelist.
3183          */
3184         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ||
3185             unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
3186                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3187         } else {
3188                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3189
3190                 /*
3191                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3192                  * operation and if we are on the right processor.
3193                  *
3194                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3195                  * semantics!)
3196                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3197                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3198                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3199                  *
3200                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3201                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3202                  * other cpus.
3203                  */
3204                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3205                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3206                                 object, tid,
3207                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3208
3209                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3210                         goto redo;
3211                 }
3212                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3213                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3214         }
3215
3216         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3217         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3218
3219 out:
3220         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
3221
3222         return object;
3223 }
3224
3225 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
3226                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3227 {
3228         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3229 }
3230
3231 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3232 {
3233         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3234
3235         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
3236                                 s->size, gfpflags);
3237
3238         return ret;
3239 }
3240 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3241
3242 #ifdef CONFIG_TRACING
3243 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
3244 {
3245         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, size);
3246         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
3247         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3248         return ret;
3249 }
3250 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3251 #endif
3252
3253 #ifdef CONFIG_NUMA
3254 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3255 {
3256         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3257
3258         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3259                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
3260
3261         return ret;
3262 }
3263 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3264
3265 #ifdef CONFIG_TRACING
3266 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
3267                                     gfp_t gfpflags,
3268                                     int node, size_t size)
3269 {
3270         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, size);
3271
3272         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3273                            size, s->size, gfpflags, node);
3274
3275         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3276         return ret;
3277 }
3278 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3279 #endif
3280 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3281
3282 /*
3283  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3284  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3285  *
3286  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3287  * lock and free the item. If there is no additional partial page
3288  * handling required then we can return immediately.
3289  */
3290 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3291                         void *head, void *tail, int cnt,
3292                         unsigned long addr)
3293
3294 {
3295         void *prior;
3296         int was_frozen;
3297         struct page new;
3298         unsigned long counters;
3299         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3300         unsigned long flags;
3301
3302         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3303
3304         if (kfence_free(head))
3305                 return;
3306
3307         if (kmem_cache_debug(s) &&
3308             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
3309                 return;
3310
3311         do {
3312                 if (unlikely(n)) {
3313                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3314                         n = NULL;
3315                 }
3316                 prior = page->freelist;
3317                 counters = page->counters;
3318                 set_freepointer(s, tail, prior);
3319                 new.counters = counters;
3320                 was_frozen = new.frozen;
3321                 new.inuse -= cnt;
3322                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3323
3324                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3325
3326                                 /*
3327                                  * Slab was on no list before and will be
3328                                  * partially empty
3329                                  * We can defer the list move and instead
3330                                  * freeze it.
3331                                  */
3332                                 new.frozen = 1;
3333
3334                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3335
3336                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3337                                 /*
3338                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3339                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3340                                  * drop the list_lock without any processing.
3341                                  *
3342                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3343                                  * other processors updating the list of slabs.
3344                                  */
3345                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3346
3347                         }
3348                 }
3349
3350         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3351                 prior, counters,
3352                 head, new.counters,
3353                 "__slab_free"));
3354
3355         if (likely(!n)) {
3356
3357                 if (likely(was_frozen)) {
3358                         /*
3359                          * The list lock was not taken therefore no list
3360                          * activity can be necessary.
3361                          */
3362                         stat(s, FREE_FROZEN);
3363                 } else if (new.frozen) {
3364                         /*
3365                          * If we just froze the page then put it onto the
3366                          * per cpu partial list.
3367                          */
3368                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3369                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3370                 }
3371
3372                 return;
3373         }
3374
3375         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3376                 goto slab_empty;
3377
3378         /*
3379          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3380          * then add it.
3381          */
3382         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3383                 remove_full(s, n, page);
3384                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3385                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3386         }
3387         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3388         return;
3389
3390 slab_empty:
3391         if (prior) {
3392                 /*
3393                  * Slab on the partial list.
3394                  */
3395                 remove_partial(n, page);
3396                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3397         } else {
3398                 /* Slab must be on the full list */
3399                 remove_full(s, n, page);
3400         }
3401
3402         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3403         stat(s, FREE_SLAB);
3404         discard_slab(s, page);
3405 }
3406
3407 /*
3408  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3409  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3410  *
3411  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3412  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3413  * the item before.
3414  *
3415  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3416  * with all sorts of special processing.
3417  *
3418  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3419  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3420  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3421  */
3422 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3423                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3424                                 int cnt, unsigned long addr)
3425 {
3426         void *tail_obj = tail ? : head;
3427         struct kmem_cache_cpu *c;
3428         unsigned long tid;
3429
3430         /* memcg_slab_free_hook() is already called for bulk free. */
3431         if (!tail)
3432                 memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3433 redo:
3434         /*
3435          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3436          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3437          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3438          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3439          */
3440         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3441         tid = READ_ONCE(c->tid);
3442
3443         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3444         barrier();
3445
3446         if (likely(page == c->page)) {
3447 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
3448                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3449
3450                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3451
3452                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3453                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3454                                 freelist, tid,
3455                                 head, next_tid(tid)))) {
3456
3457                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3458                         goto redo;
3459                 }
3460 #else /* CONFIG_PREEMPT_RT */
3461                 /*
3462                  * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if
3463                  * a slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not
3464                  * protected against a fast path operation in an irq handler. So
3465                  * we need to take the local_lock. We shouldn't simply defer to
3466                  * __slab_free() as that wouldn't use the cpu freelist at all.
3467                  */
3468                 void **freelist;
3469
3470                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3471                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3472                 if (unlikely(page != c->page)) {
3473                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3474                         goto redo;
3475                 }
3476                 tid = c->tid;
3477                 freelist = c->freelist;
3478
3479                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3480                 c->freelist = head;
3481                 c->tid = next_tid(tid);
3482
3483                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3484 #endif
3485                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3486         } else
3487                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3488
3489 }
3490
3491 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3492                                       void *head, void *tail, int cnt,
3493                                       unsigned long addr)
3494 {
3495         /*
3496          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3497          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3498          */
3499         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3500                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3501 }
3502
3503 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3504 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3505 {
3506         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3507 }
3508 #endif
3509
3510 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3511 {
3512         s = cache_from_obj(s, x);
3513         if (!s)
3514                 return;
3515         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3516         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s->name);
3517 }
3518 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3519
3520 struct detached_freelist {
3521         struct page *page;
3522         void *tail;
3523         void *freelist;
3524         int cnt;
3525         struct kmem_cache *s;
3526 };
3527
3528 static inline void free_nonslab_page(struct page *page, void *object)
3529 {
3530         unsigned int order = compound_order(page);
3531
3532         VM_BUG_ON_PAGE(!PageCompound(page), page);
3533         kfree_hook(object);
3534         mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B, -(PAGE_SIZE << order));
3535         __free_pages(page, order);
3536 }
3537
3538 /*
3539  * This function progressively scans the array with free objects (with
3540  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3541  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3542  * page/objects.  This can happen without any need for
3543  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3544  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3545  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3546  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3547  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3548  * to performance reasons.
3549  */
3550 static inline
3551 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3552                             void **p, struct detached_freelist *df)
3553 {
3554         size_t first_skipped_index = 0;
3555         int lookahead = 3;
3556         void *object;
3557         struct page *page;
3558
3559         /* Always re-init detached_freelist */
3560         df->page = NULL;
3561
3562         do {
3563                 object = p[--size];
3564                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3565         } while (!object && size);
3566
3567         if (!object)
3568                 return 0;
3569
3570         page = virt_to_head_page(object);
3571         if (!s) {
3572                 /* Handle kalloc'ed objects */
3573                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3574                         free_nonslab_page(page, object);
3575                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3576                         return size;
3577                 }
3578                 /* Derive kmem_cache from object */
3579                 df->s = page->slab_cache;
3580         } else {
3581                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3582         }
3583
3584         if (is_kfence_address(object)) {
3585                 slab_free_hook(df->s, object, false);
3586                 __kfence_free(object);
3587                 p[size] = NULL; /* mark object processed */
3588                 return size;
3589         }
3590
3591         /* Start new detached freelist */
3592         df->page = page;
3593         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3594         df->tail = object;
3595         df->freelist = object;
3596         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3597         df->cnt = 1;
3598
3599         while (size) {
3600                 object = p[--size];
3601                 if (!object)
3602                         continue; /* Skip processed objects */
3603
3604                 /* df->page is always set at this point */
3605                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3606                         /* Opportunity build freelist */
3607                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3608                         df->freelist = object;
3609                         df->cnt++;
3610                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3611
3612                         continue;
3613                 }
3614
3615                 /* Limit look ahead search */
3616                 if (!--lookahead)
3617                         break;
3618
3619                 if (!first_skipped_index)
3620                         first_skipped_index = size + 1;
3621         }
3622
3623         return first_skipped_index;
3624 }
3625
3626 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3627 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3628 {
3629         if (WARN_ON(!size))
3630                 return;
3631
3632         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3633         do {
3634                 struct detached_freelist df;
3635
3636                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3637                 if (!df.page)
3638                         continue;
3639
3640                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
3641         } while (likely(size));
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3644
3645 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3646 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3647                           void **p)
3648 {
3649         struct kmem_cache_cpu *c;
3650         int i;
3651         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3652
3653         /* memcg and kmem_cache debug support */
3654         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3655         if (unlikely(!s))
3656                 return false;
3657         /*
3658          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3659          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3660          * handlers invoking normal fastpath.
3661          */
3662         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3663         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3664
3665         for (i = 0; i < size; i++) {
3666                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3667
3668                 if (unlikely(object)) {
3669                         p[i] = object;
3670                         continue;
3671                 }
3672
3673                 object = c->freelist;
3674                 if (unlikely(!object)) {
3675                         /*
3676                          * We may have removed an object from c->freelist using
3677                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3678                          * c->tid has not been bumped yet.
3679                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3680                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3681                          */
3682                         c->tid = next_tid(c->tid);
3683
3684                         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3685
3686                         /*
3687                          * Invoking slow path likely have side-effect
3688                          * of re-populating per CPU c->freelist
3689                          */
3690                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3691                                             _RET_IP_, c);
3692                         if (unlikely(!p[i]))
3693                                 goto error;
3694
3695                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3696                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3697
3698                         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3699
3700                         continue; /* goto for-loop */
3701                 }
3702                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3703                 p[i] = object;
3704                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3705         }
3706         c->tid = next_tid(c->tid);
3707         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3708         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3709
3710         /*
3711          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3712          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3713          */
3714         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3715                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3716         return i;
3717 error:
3718         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3719         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3720         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3721         return 0;
3722 }
3723 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3724
3725
3726 /*
3727  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3728  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3729  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3730  * another.
3731  *
3732  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3733  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3734  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3735  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3736  * locking overhead.
3737  */
3738
3739 /*
3740  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3741  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3742  * and increases the number of allocations possible without having to
3743  * take the list_lock.
3744  */
3745 static unsigned int slub_min_order;
3746 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3747 static unsigned int slub_min_objects;
3748
3749 /*
3750  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3751  *
3752  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3753  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3754  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3755  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3756  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3757  * would be wasted.
3758  *
3759  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3760  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3761  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3762  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3763  *
3764  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3765  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3766  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3767  * of space in favor of a small page order.
3768  *
3769  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3770  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3771  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3772  * the smallest order which will fit the object.
3773  */
3774 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3775                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3776                 unsigned int fract_leftover)
3777 {
3778         unsigned int min_order = slub_min_order;
3779         unsigned int order;
3780
3781         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3782                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3783
3784         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3785                         order <= max_order; order++) {
3786
3787                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3788                 unsigned int rem;
3789
3790                 rem = slab_size % size;
3791
3792                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3793                         break;
3794         }
3795
3796         return order;
3797 }
3798
3799 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3800 {
3801         unsigned int order;
3802         unsigned int min_objects;
3803         unsigned int max_objects;
3804         unsigned int nr_cpus;
3805
3806         /*
3807          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3808          * works by first attempting to generate a layout with
3809          * the best configuration and backing off gradually.
3810          *
3811          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3812          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3813          */
3814         min_objects = slub_min_objects;
3815         if (!min_objects) {
3816                 /*
3817                  * Some architectures will only update present cpus when
3818                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3819                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3820                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3821                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3822                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3823                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3824                  */
3825                 nr_cpus = num_present_cpus();
3826                 if (nr_cpus <= 1)
3827                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3828                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3829         }
3830         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3831         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3832
3833         while (min_objects > 1) {
3834                 unsigned int fraction;
3835
3836                 fraction = 16;
3837                 while (fraction >= 4) {
3838                         order = slab_order(size, min_objects,
3839                                         slub_max_order, fraction);
3840                         if (order <= slub_max_order)
3841                                 return order;
3842                         fraction /= 2;
3843                 }
3844                 min_objects--;
3845         }
3846
3847         /*
3848          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3849          * lets see if we can place a single object there.
3850          */
3851         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3852         if (order <= slub_max_order)
3853                 return order;
3854
3855         /*
3856          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3857          */
3858         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3859         if (order < MAX_ORDER)
3860                 return order;
3861         return -ENOSYS;
3862 }
3863
3864 static void
3865 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3866 {
3867         n->nr_partial = 0;
3868         spin_lock_init(&n->list_lock);
3869         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3870 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3871         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3872         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3873         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3874 #endif
3875 }
3876
3877 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3878 {
3879         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3880                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3881
3882         /*
3883          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3884          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3885          */
3886         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3887                                      2 * sizeof(void *));
3888
3889         if (!s->cpu_slab)
3890                 return 0;
3891
3892         init_kmem_cache_cpus(s);
3893
3894         return 1;
3895 }
3896
3897 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3898
3899 /*
3900  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3901  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3902  * possible.
3903  *
3904  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3905  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3906  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3907  */
3908 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3909 {
3910         struct page *page;
3911         struct kmem_cache_node *n;
3912
3913         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3914
3915         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3916
3917         BUG_ON(!page);
3918         if (page_to_nid(page) != node) {
3919                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3920                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3921         }
3922
3923         n = page->freelist;
3924         BUG_ON(!n);
3925 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3926         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3927         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3928 #endif
3929         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
3930         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3931         page->inuse = 1;
3932         page->frozen = 0;
3933         kmem_cache_node->node[node] = n;
3934         init_kmem_cache_node(n);
3935         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3936
3937         /*
3938          * No locks need to be taken here as it has just been
3939          * initialized and there is no concurrent access.
3940          */
3941         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3942 }
3943
3944 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3945 {
3946         int node;
3947         struct kmem_cache_node *n;
3948
3949         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3950                 s->node[node] = NULL;
3951                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3952         }
3953 }
3954
3955 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3956 {
3957         cache_random_seq_destroy(s);
3958         free_percpu(s->cpu_slab);
3959         free_kmem_cache_nodes(s);
3960 }
3961
3962 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3963 {
3964         int node;
3965
3966         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
3967                 struct kmem_cache_node *n;
3968
3969                 if (slab_state == DOWN) {
3970                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3971                         continue;
3972                 }
3973                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3974                                                 GFP_KERNEL, node);
3975
3976                 if (!n) {
3977                         free_kmem_cache_nodes(s);
3978                         return 0;
3979                 }
3980
3981                 init_kmem_cache_node(n);
3982                 s->node[node] = n;
3983         }
3984         return 1;
3985 }
3986
3987 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3988 {
3989         if (min < MIN_PARTIAL)
3990                 min = MIN_PARTIAL;
3991         else if (min > MAX_PARTIAL)
3992                 min = MAX_PARTIAL;
3993         s->min_partial = min;
3994 }
3995
3996 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3997 {
3998 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3999         /*
4000          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4001          * per cpu partial lists of a processor.
4002          *
4003          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4004          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4005          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4006          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4007          *
4008          * This setting also determines
4009          *
4010          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
4011          *    per node list when we reach the limit.
4012          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
4013          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
4014          *    50% to keep some capacity around for frees.
4015          */
4016         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4017                 slub_set_cpu_partial(s, 0);
4018         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4019                 slub_set_cpu_partial(s, 2);
4020         else if (s->size >= 1024)
4021                 slub_set_cpu_partial(s, 6);
4022         else if (s->size >= 256)
4023                 slub_set_cpu_partial(s, 13);
4024         else
4025                 slub_set_cpu_partial(s, 30);
4026 #endif
4027 }
4028
4029 /*
4030  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4031  * a slab object.
4032  */
4033 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
4034 {
4035         slab_flags_t flags = s->flags;
4036         unsigned int size = s->object_size;
4037         unsigned int order;
4038
4039         /*
4040          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4041          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4042          * the possible location of the free pointer.
4043          */
4044         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4045
4046 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4047         /*
4048          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4049          * the slab may touch the object after free or before allocation
4050          * then we should never poison the object itself.
4051          */
4052         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4053                         !s->ctor)
4054                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4055         else
4056                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4057
4058
4059         /*
4060          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4061          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4062          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4063          */
4064         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4065                 size += sizeof(void *);
4066 #endif
4067
4068         /*
4069          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4070          * by the object and redzoning.
4071          */
4072         s->inuse = size;
4073
4074         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4075             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4076             s->ctor) {
4077                 /*
4078                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4079                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4080                  * kmem_cache_free.
4081                  *
4082                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4083                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4084                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4085                  *
4086                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4087                  * pointer is outside of the object is used in the
4088                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4089                  * longer true, the function needs to be modified.
4090                  */
4091                 s->offset = size;
4092                 size += sizeof(void *);
4093         } else {
4094                 /*
4095                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4096                  * it away from the edges of the object to avoid small
4097                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4098                  */
4099                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4100         }
4101
4102 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4103         if (flags & SLAB_STORE_USER)
4104                 /*
4105                  * Need to store information about allocs and frees after
4106                  * the object.
4107                  */
4108                 size += 2 * sizeof(struct track);
4109 #endif
4110
4111         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4112 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4113         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4114                 /*
4115                  * Add some empty padding so that we can catch
4116                  * overwrites from earlier objects rather than let
4117                  * tracking information or the free pointer be
4118                  * corrupted if a user writes before the start
4119                  * of the object.
4120                  */
4121                 size += sizeof(void *);
4122
4123                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4124                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4125                 size += s->red_left_pad;
4126         }
4127 #endif
4128
4129         /*
4130          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4131          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4132          * each object to conform to the alignment.
4133          */
4134         size = ALIGN(size, s->align);
4135         s->size = size;
4136         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4137         if (forced_order >= 0)
4138                 order = forced_order;
4139         else
4140                 order = calculate_order(size);
4141
4142         if ((int)order < 0)
4143                 return 0;
4144
4145         s->allocflags = 0;
4146         if (order)
4147                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4148
4149         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4150                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4151
4152         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4153                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4154
4155         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4156                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4157
4158         /*
4159          * Determine the number of objects per slab
4160          */
4161         s->oo = oo_make(order, size);
4162         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4163         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
4164                 s->max = s->oo;
4165
4166         return !!oo_objects(s->oo);
4167 }
4168
4169 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4170 {
4171         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4172 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4173         s->random = get_random_long();
4174 #endif
4175
4176         if (!calculate_sizes(s, -1))
4177                 goto error;
4178         if (disable_higher_order_debug) {
4179                 /*
4180                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4181                  * order increased.
4182                  */
4183                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4184                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4185                         s->offset = 0;
4186                         if (!calculate_sizes(s, -1))
4187                                 goto error;
4188                 }
4189         }
4190
4191 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4192     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4193         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4194                 /* Enable fast mode */
4195                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4196 #endif
4197
4198         /*
4199          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
4200          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4201          */
4202         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
4203
4204         set_cpu_partial(s);
4205
4206 #ifdef CONFIG_NUMA
4207         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4208 #endif
4209
4210         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4211         if (slab_state >= UP) {
4212                 if (init_cache_random_seq(s))
4213                         goto error;
4214         }
4215
4216         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4217                 goto error;
4218
4219         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4220                 return 0;
4221
4222 error:
4223         __kmem_cache_release(s);
4224         return -EINVAL;
4225 }
4226
4227 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4228                               const char *text)
4229 {
4230 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4231         void *addr = page_address(page);
4232         unsigned long flags;
4233         unsigned long *map;
4234         void *p;
4235
4236         slab_err(s, page, text, s->name);
4237         slab_lock(page, &flags);
4238
4239         map = get_map(s, page);
4240         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4241
4242                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
4243                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4244                         print_tracking(s, p);
4245                 }
4246         }
4247         put_map(map);
4248         slab_unlock(page, &flags);
4249 #endif
4250 }
4251
4252 /*
4253  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4254  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4255  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4256  */
4257 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4258 {
4259         LIST_HEAD(discard);
4260         struct page *page, *h;
4261
4262         BUG_ON(irqs_disabled());
4263         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4264         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
4265                 if (!page->inuse) {
4266                         remove_partial(n, page);
4267                         list_add(&page->slab_list, &discard);
4268                 } else {
4269                         list_slab_objects(s, page,
4270                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4271                 }
4272         }
4273         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4274
4275         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
4276                 discard_slab(s, page);
4277 }
4278
4279 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4280 {
4281         int node;
4282         struct kmem_cache_node *n;
4283
4284         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4285                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4286                         return false;
4287         return true;
4288 }
4289
4290 /*
4291  * Release all resources used by a slab cache.
4292  */
4293 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4294 {
4295         int node;
4296         struct kmem_cache_node *n;
4297
4298         flush_all_cpus_locked(s);
4299         /* Attempt to free all objects */
4300         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4301                 free_partial(s, n);
4302                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4303                         return 1;
4304         }
4305         return 0;
4306 }
4307
4308 #ifdef CONFIG_PRINTK
4309 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page)
4310 {
4311         void *base;
4312         int __maybe_unused i;
4313         unsigned int objnr;
4314         void *objp;
4315         void *objp0;
4316         struct kmem_cache *s = page->slab_cache;
4317         struct track __maybe_unused *trackp;
4318
4319         kpp->kp_ptr = object;
4320         kpp->kp_page = page;
4321         kpp->kp_slab_cache = s;
4322         base = page_address(page);
4323         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4324 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4325         objp = restore_red_left(s, objp0);
4326 #else
4327         objp = objp0;
4328 #endif
4329         objnr = obj_to_index(s, page, objp);
4330         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4331         objp = base + s->size * objnr;
4332         kpp->kp_objp = objp;
4333         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + page->objects * s->size || (objp - base) % s->size) ||
4334             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4335                 return;
4336 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4337         objp = fixup_red_left(s, objp);
4338         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4339         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4340 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
4341         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4342                 kpp->kp_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4343                 if (!kpp->kp_stack[i])
4344                         break;
4345         }
4346
4347         trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4348         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4349                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4350                 if (!kpp->kp_free_stack[i])
4351                         break;
4352         }
4353 #endif
4354 #endif
4355 }
4356 #endif
4357
4358 /********************************************************************
4359  *              Kmalloc subsystem
4360  *******************************************************************/
4361
4362 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4363 {
4364         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4365
4366         return 1;
4367 }
4368
4369 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4370
4371 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4372 {
4373         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4374         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4375
4376         return 1;
4377 }
4378
4379 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4380
4381 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4382 {
4383         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4384
4385         return 1;
4386 }
4387
4388 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4389
4390 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
4391 {
4392         struct kmem_cache *s;
4393         void *ret;
4394
4395         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4396                 return kmalloc_large(size, flags);
4397
4398         s = kmalloc_slab(size, flags);
4399
4400         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4401                 return s;
4402
4403         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_, size);
4404
4405         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
4406
4407         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4408
4409         return ret;
4410 }
4411 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
4412
4413 #ifdef CONFIG_NUMA
4414 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4415 {
4416         struct page *page;
4417         void *ptr = NULL;
4418         unsigned int order = get_order(size);
4419
4420         flags |= __GFP_COMP;
4421         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
4422         if (page) {
4423                 ptr = page_address(page);
4424                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4425                                       PAGE_SIZE << order);
4426         }
4427
4428         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
4429 }
4430
4431 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4432 {
4433         struct kmem_cache *s;
4434         void *ret;
4435
4436         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4437                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4438
4439                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4440                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4441                                    flags, node);
4442
4443                 return ret;
4444         }
4445
4446         s = kmalloc_slab(size, flags);
4447
4448         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4449                 return s;
4450
4451         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_, size);
4452
4453         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4454
4455         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4456
4457         return ret;
4458 }
4459 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4460 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4461
4462 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4463 /*
4464  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4465  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4466  * cache's usercopy region.
4467  *
4468  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4469  * to indicate an error.
4470  */
4471 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4472                          bool to_user)
4473 {
4474         struct kmem_cache *s;
4475         unsigned int offset;
4476         size_t object_size;
4477         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4478
4479         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4480
4481         /* Find object and usable object size. */
4482         s = page->slab_cache;
4483
4484         /* Reject impossible pointers. */
4485         if (ptr < page_address(page))
4486                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4487                                to_user, 0, n);
4488
4489         /* Find offset within object. */
4490         if (is_kfence)
4491                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4492         else
4493                 offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4494
4495         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4496         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4497                 if (offset < s->red_left_pad)
4498                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4499                                        s->name, to_user, offset, n);
4500                 offset -= s->red_left_pad;
4501         }
4502
4503         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4504         if (offset >= s->useroffset &&
4505             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4506             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4507                 return;
4508
4509         /*
4510          * If the copy is still within the allocated object, produce
4511          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4512          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4513          * whitelists.
4514          */
4515         object_size = slab_ksize(s);
4516         if (usercopy_fallback &&
4517             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
4518                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4519                 return;
4520         }
4521
4522         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4523 }
4524 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4525
4526 size_t __ksize(const void *object)
4527 {
4528         struct page *page;
4529
4530         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4531                 return 0;
4532
4533         page = virt_to_head_page(object);
4534
4535         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4536                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4537                 return page_size(page);
4538         }
4539
4540         return slab_ksize(page->slab_cache);
4541 }
4542 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4543
4544 void kfree(const void *x)
4545 {
4546         struct page *page;
4547         void *object = (void *)x;
4548
4549         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4550
4551         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4552                 return;
4553
4554         page = virt_to_head_page(x);
4555         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4556                 free_nonslab_page(page, object);
4557                 return;
4558         }
4559         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4560 }
4561 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4562
4563 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4564
4565 /*
4566  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4567  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4568  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4569  *
4570  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4571  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4572  * are freed in them.
4573  */
4574 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4575 {
4576         int node;
4577         int i;
4578         struct kmem_cache_node *n;
4579         struct page *page;
4580         struct page *t;
4581         struct list_head discard;
4582         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4583         unsigned long flags;
4584         int ret = 0;
4585
4586         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4587                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4588                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4589                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4590
4591                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4592
4593                 /*
4594                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4595                  *
4596                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4597                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4598                  */
4599                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4600                         int free = page->objects - page->inuse;
4601
4602                         /* Do not reread page->inuse */
4603                         barrier();
4604
4605                         /* We do not keep full slabs on the list */
4606                         BUG_ON(free <= 0);
4607
4608                         if (free == page->objects) {
4609                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4610                                 n->nr_partial--;
4611                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4612                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4613                 }
4614
4615                 /*
4616                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4617                  * partial list.
4618                  */
4619                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4620                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4621
4622                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4623
4624                 /* Release empty slabs */
4625                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4626                         discard_slab(s, page);
4627
4628                 if (slabs_node(s, node))
4629                         ret = 1;
4630         }
4631
4632         return ret;
4633 }
4634
4635 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4636 {
4637         flush_all(s);
4638         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4639 }
4640
4641 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4642 {
4643         struct kmem_cache *s;
4644
4645         mutex_lock(&slab_mutex);
4646         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4647                 flush_all_cpus_locked(s);
4648                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4649         }
4650         mutex_unlock(&slab_mutex);
4651
4652         return 0;
4653 }
4654
4655 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4656 {
4657         struct memory_notify *marg = arg;
4658         int offline_node;
4659
4660         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4661
4662         /*
4663          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4664          * for it yet.
4665          */
4666         if (offline_node < 0)
4667                 return;
4668
4669         mutex_lock(&slab_mutex);
4670         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4671         /*
4672          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4673          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4674          * slab_mutex.
4675          */
4676         mutex_unlock(&slab_mutex);
4677 }
4678
4679 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4680 {
4681         struct kmem_cache_node *n;
4682         struct kmem_cache *s;
4683         struct memory_notify *marg = arg;
4684         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4685         int ret = 0;
4686
4687         /*
4688          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4689          * already created. Nothing to do.
4690          */
4691         if (nid < 0)
4692                 return 0;
4693
4694         /*
4695          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4696          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4697          * online.
4698          */
4699         mutex_lock(&slab_mutex);
4700         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4701                 /*
4702                  * The structure may already exist if the node was previously
4703                  * onlined and offlined.
4704                  */
4705                 if (get_node(s, nid))
4706                         continue;
4707                 /*
4708                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4709                  *      since memory is not yet available from the node that
4710                  *      is brought up.
4711                  */
4712                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4713                 if (!n) {
4714                         ret = -ENOMEM;
4715                         goto out;
4716                 }
4717                 init_kmem_cache_node(n);
4718                 s->node[nid] = n;
4719         }
4720         /*
4721          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4722          * initialized for the new node.
4723          */
4724         node_set(nid, slab_nodes);
4725 out:
4726         mutex_unlock(&slab_mutex);
4727         return ret;
4728 }
4729
4730 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4731                                 unsigned long action, void *arg)
4732 {
4733         int ret = 0;
4734
4735         switch (action) {
4736         case MEM_GOING_ONLINE:
4737                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4738                 break;
4739         case MEM_GOING_OFFLINE:
4740                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4741                 break;
4742         case MEM_OFFLINE:
4743         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4744                 slab_mem_offline_callback(arg);
4745                 break;
4746         case MEM_ONLINE:
4747         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4748                 break;
4749         }
4750         if (ret)
4751                 ret = notifier_from_errno(ret);
4752         else
4753                 ret = NOTIFY_OK;
4754         return ret;
4755 }
4756
4757 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4758         .notifier_call = slab_memory_callback,
4759         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4760 };
4761
4762 /********************************************************************
4763  *                      Basic setup of slabs
4764  *******************************************************************/
4765
4766 /*
4767  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4768  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4769  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4770  */
4771
4772 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4773 {
4774         int node;
4775         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4776         struct kmem_cache_node *n;
4777
4778         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4779
4780         /*
4781          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4782          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4783          * IPIs around.
4784          */
4785         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4786         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4787                 struct page *p;
4788
4789                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4790                         p->slab_cache = s;
4791
4792 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4793                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4794                         p->slab_cache = s;
4795 #endif
4796         }
4797         list_add(&s->list, &slab_caches);
4798         return s;
4799 }
4800
4801 void __init kmem_cache_init(void)
4802 {
4803         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4804                 boot_kmem_cache_node;
4805         int node;
4806
4807         if (debug_guardpage_minorder())
4808                 slub_max_order = 0;
4809
4810         /* Print slub debugging pointers without hashing */
4811         if (__slub_debug_enabled())
4812                 no_hash_pointers_enable(NULL);
4813
4814         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4815         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4816
4817         /*
4818          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4819          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4820          */
4821         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4822                 node_set(node, slab_nodes);
4823
4824         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4825                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4826
4827         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4828
4829         /* Able to allocate the per node structures */
4830         slab_state = PARTIAL;
4831
4832         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4833                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4834                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4835                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4836
4837         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4838         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4839
4840         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4841         setup_kmalloc_cache_index_table();
4842         create_kmalloc_caches(0);
4843
4844         /* Setup random freelists for each cache */
4845         init_freelist_randomization();
4846
4847         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4848                                   slub_cpu_dead);
4849
4850         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4851                 cache_line_size(),
4852                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4853                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4854 }
4855
4856 void __init kmem_cache_init_late(void)
4857 {
4858         flushwq = alloc_workqueue("slub_flushwq", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
4859         WARN_ON(!flushwq);
4860 }
4861
4862 struct kmem_cache *
4863 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4864                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4865 {
4866         struct kmem_cache *s;
4867
4868         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4869         if (s) {
4870                 s->refcount++;
4871
4872                 /*
4873                  * Adjust the object sizes so that we clear
4874                  * the complete object on kzalloc.
4875                  */
4876                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4877                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4878
4879                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4880                         s->refcount--;
4881                         s = NULL;
4882                 }
4883         }
4884
4885         return s;
4886 }
4887
4888 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4889 {
4890         int err;
4891
4892         err = kmem_cache_open(s, flags);
4893         if (err)
4894                 return err;
4895
4896         /* Mutex is not taken during early boot */
4897         if (slab_state <= UP)
4898                 return 0;
4899
4900         err = sysfs_slab_add(s);
4901         if (err) {
4902                 __kmem_cache_release(s);
4903                 return err;
4904         }
4905
4906         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
4907                 debugfs_slab_add(s);
4908
4909         return 0;
4910 }
4911
4912 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4913 {
4914         struct kmem_cache *s;
4915         void *ret;
4916
4917         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4918                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4919
4920         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4921
4922         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4923                 return s;
4924
4925         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller, size);
4926
4927         /* Honor the call site pointer we received. */
4928         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4929
4930         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
4931
4932         return ret;
4933 }
4934 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
4935
4936 #ifdef CONFIG_NUMA
4937 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4938                                         int node, unsigned long caller)
4939 {
4940         struct kmem_cache *s;
4941         void *ret;
4942
4943         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4944                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4945
4946                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4947                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4948                                    gfpflags, node);
4949
4950                 return ret;
4951         }
4952
4953         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4954
4955         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4956                 return s;
4957
4958         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller, size);
4959
4960         /* Honor the call site pointer we received. */
4961         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4962
4963         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
4964
4965         return ret;
4966 }
4967 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
4968 #endif
4969
4970 #ifdef CONFIG_SYSFS
4971 static int count_inuse(struct page *page)
4972 {
4973         return page->inuse;
4974 }
4975
4976 static int count_total(struct page *page)
4977 {
4978         return page->objects;
4979 }
4980 #endif
4981
4982 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4983 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4984                           unsigned long *obj_map)
4985 {
4986         void *p;
4987         void *addr = page_address(page);
4988         unsigned long flags;
4989
4990         slab_lock(page, &flags);
4991
4992         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4993                 goto unlock;
4994
4995         /* Now we know that a valid freelist exists */
4996         __fill_map(obj_map, s, page);
4997         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4998                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
4999                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
5000
5001                 if (!check_object(s, page, p, val))
5002                         break;
5003         }
5004 unlock:
5005         slab_unlock(page, &flags);
5006 }
5007
5008 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
5009                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
5010 {
5011         unsigned long count = 0;
5012         struct page *page;
5013         unsigned long flags;
5014
5015         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5016
5017         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
5018                 validate_slab(s, page, obj_map);
5019                 count++;
5020         }
5021         if (count != n->nr_partial) {
5022                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5023                        s->name, count, n->nr_partial);
5024                 slab_add_kunit_errors();
5025         }
5026
5027         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5028                 goto out;
5029
5030         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
5031                 validate_slab(s, page, obj_map);
5032                 count++;
5033         }
5034         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5035                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5036                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5037                 slab_add_kunit_errors();
5038         }
5039
5040 out:
5041         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5042         return count;
5043 }
5044
5045 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5046 {
5047         int node;
5048         unsigned long count = 0;
5049         struct kmem_cache_node *n;
5050         unsigned long *obj_map;
5051
5052         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5053         if (!obj_map)
5054                 return -ENOMEM;
5055
5056         flush_all(s);
5057         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5058                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5059
5060         bitmap_free(obj_map);
5061
5062         return count;
5063 }
5064 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5065
5066 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5067 /*
5068  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5069  * and freed.
5070  */
5071
5072 struct location {
5073         unsigned long count;
5074         unsigned long addr;
5075         long long sum_time;
5076         long min_time;
5077         long max_time;
5078         long min_pid;
5079         long max_pid;
5080         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5081         nodemask_t nodes;
5082 };
5083
5084 struct loc_track {
5085         unsigned long max;
5086         unsigned long count;
5087         struct location *loc;
5088         loff_t idx;
5089 };
5090
5091 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5092
5093 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5094 {
5095         if (t->max)
5096                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5097                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5098 }
5099
5100 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5101 {
5102         struct location *l;
5103         int order;
5104
5105         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5106
5107         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5108         if (!l)
5109                 return 0;
5110
5111         if (t->count) {
5112                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5113                 free_loc_track(t);
5114         }
5115         t->max = max;
5116         t->loc = l;
5117         return 1;
5118 }
5119
5120 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5121                                 const struct track *track)
5122 {
5123         long start, end, pos;
5124         struct location *l;
5125         unsigned long caddr;
5126         unsigned long age = jiffies - track->when;
5127
5128         start = -1;
5129         end = t->count;
5130
5131         for ( ; ; ) {
5132                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5133
5134                 /*
5135                  * There is nothing at "end". If we end up there
5136                  * we need to add something to before end.
5137                  */
5138                 if (pos == end)
5139                         break;
5140
5141                 caddr = t->loc[pos].addr;
5142                 if (track->addr == caddr) {
5143
5144                         l = &t->loc[pos];
5145                         l->count++;
5146                         if (track->when) {
5147                                 l->sum_time += age;
5148                                 if (age < l->min_time)
5149                                         l->min_time = age;
5150                                 if (age > l->max_time)
5151                                         l->max_time = age;
5152
5153                                 if (track->pid < l->min_pid)
5154                                         l->min_pid = track->pid;
5155                                 if (track->pid > l->max_pid)
5156                                         l->max_pid = track->pid;
5157
5158                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5159                                                 to_cpumask(l->cpus));
5160                         }
5161                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5162                         return 1;
5163                 }
5164
5165                 if (track->addr < caddr)
5166                         end = pos;
5167                 else
5168                         start = pos;
5169         }
5170
5171         /*
5172          * Not found. Insert new tracking element.
5173          */
5174         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5175                 return 0;
5176
5177         l = t->loc + pos;
5178         if (pos < t->count)
5179                 memmove(l + 1, l,
5180                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5181         t->count++;
5182         l->count = 1;
5183         l->addr = track->addr;
5184         l->sum_time = age;
5185         l->min_time = age;
5186         l->max_time = age;
5187         l->min_pid = track->pid;
5188         l->max_pid = track->pid;
5189         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5190         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5191         nodes_clear(l->nodes);
5192         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5193         return 1;
5194 }
5195
5196 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5197                 struct page *page, enum track_item alloc,
5198                 unsigned long *obj_map)
5199 {
5200         void *addr = page_address(page);
5201         void *p;
5202
5203         __fill_map(obj_map, s, page);
5204
5205         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
5206                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5207                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
5208 }
5209 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5210 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5211
5212 #ifdef CONFIG_SYSFS
5213 enum slab_stat_type {
5214         SL_ALL,                 /* All slabs */
5215         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5216         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5217         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5218         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5219 };
5220
5221 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5222 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5223 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5224 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5225 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5226
5227 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5228                                  char *buf, unsigned long flags)
5229 {
5230         unsigned long total = 0;
5231         int node;
5232         int x;
5233         unsigned long *nodes;
5234         int len = 0;
5235
5236         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5237         if (!nodes)
5238                 return -ENOMEM;
5239
5240         if (flags & SO_CPU) {
5241                 int cpu;
5242
5243                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5244                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5245                                                                cpu);
5246                         int node;
5247                         struct page *page;
5248
5249                         page = READ_ONCE(c->page);
5250                         if (!page)
5251                                 continue;
5252
5253                         node = page_to_nid(page);
5254                         if (flags & SO_TOTAL)
5255                                 x = page->objects;
5256                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5257                                 x = page->inuse;
5258                         else
5259                                 x = 1;
5260
5261                         total += x;
5262                         nodes[node] += x;
5263
5264                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
5265                         if (page) {
5266                                 node = page_to_nid(page);
5267                                 if (flags & SO_TOTAL)
5268                                         WARN_ON_ONCE(1);
5269                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5270                                         WARN_ON_ONCE(1);
5271                                 else
5272                                         x = page->pages;
5273                                 total += x;
5274                                 nodes[node] += x;
5275                         }
5276                 }
5277         }
5278
5279         /*
5280          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5281          * already held which will conflict with an existing lock order:
5282          *
5283          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5284          *
5285          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5286          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5287          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5288          */
5289
5290 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5291         if (flags & SO_ALL) {
5292                 struct kmem_cache_node *n;
5293
5294                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5295
5296                         if (flags & SO_TOTAL)
5297                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5298                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5299                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5300                                         count_partial(n, count_free);
5301                         else
5302                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5303                         total += x;
5304                         nodes[node] += x;
5305                 }
5306
5307         } else
5308 #endif
5309         if (flags & SO_PARTIAL) {
5310                 struct kmem_cache_node *n;
5311
5312                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5313                         if (flags & SO_TOTAL)
5314                                 x = count_partial(n, count_total);
5315                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5316                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5317                         else
5318                                 x = n->nr_partial;
5319                         total += x;
5320                         nodes[node] += x;
5321                 }
5322         }
5323
5324         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5325 #ifdef CONFIG_NUMA
5326         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5327                 if (nodes[node])
5328                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5329                                              node, nodes[node]);
5330         }
5331 #endif
5332         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5333         kfree(nodes);
5334
5335         return len;
5336 }
5337
5338 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5339 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5340
5341 struct slab_attribute {
5342         struct attribute attr;
5343         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5344         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5345 };
5346
5347 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5348         static struct slab_attribute _name##_attr = \
5349         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
5350
5351 #define SLAB_ATTR(_name) \
5352         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
5353         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
5354
5355 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5356 {
5357         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5358 }
5359 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5360
5361 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5362 {
5363         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5364 }
5365 SLAB_ATTR_RO(align);
5366
5367 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5368 {
5369         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5370 }
5371 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5372
5373 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5374 {
5375         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5376 }
5377 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5378
5379 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5380 {
5381         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5382 }
5383 SLAB_ATTR_RO(order);
5384
5385 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5386 {
5387         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5388 }
5389
5390 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5391                                  size_t length)
5392 {
5393         unsigned long min;
5394         int err;
5395
5396         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5397         if (err)
5398                 return err;
5399
5400         set_min_partial(s, min);
5401         return length;
5402 }
5403 SLAB_ATTR(min_partial);
5404
5405 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5406 {
5407         return sysfs_emit(buf, "%u\n", slub_cpu_partial(s));
5408 }
5409
5410 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5411                                  size_t length)
5412 {
5413         unsigned int objects;
5414         int err;
5415
5416         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5417         if (err)
5418                 return err;
5419         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5420                 return -EINVAL;
5421
5422         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5423         flush_all(s);
5424         return length;
5425 }
5426 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5427
5428 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5429 {
5430         if (!s->ctor)
5431                 return 0;
5432         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5433 }
5434 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5435
5436 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5437 {
5438         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5439 }
5440 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5441
5442 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5443 {
5444         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5445 }
5446 SLAB_ATTR_RO(partial);
5447
5448 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5449 {
5450         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5451 }
5452 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5453
5454 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5455 {
5456         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5457 }
5458 SLAB_ATTR_RO(objects);
5459
5460 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5461 {
5462         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5463 }
5464 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5465
5466 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5467 {
5468         int objects = 0;
5469         int pages = 0;
5470         int cpu;
5471         int len = 0;
5472
5473         for_each_online_cpu(cpu) {
5474                 struct page *page;
5475
5476                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5477
5478                 if (page) {
5479                         pages += page->pages;
5480                         objects += page->pobjects;
5481                 }
5482         }
5483
5484         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, pages);
5485
5486 #ifdef CONFIG_SMP
5487         for_each_online_cpu(cpu) {
5488                 struct page *page;
5489
5490                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5491                 if (page)
5492                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5493                                              cpu, page->pobjects, page->pages);
5494         }
5495 #endif
5496         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5497
5498         return len;
5499 }
5500 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5501
5502 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5503 {
5504         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5505 }
5506 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5507
5508 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5509 {
5510         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5511 }
5512 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5513
5514 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5515 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5516 {
5517         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5518 }
5519 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5520 #endif
5521
5522 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5523 {
5524         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5525 }
5526 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5527
5528 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5529 {
5530         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5531 }
5532 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5533
5534 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5535 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5536 {
5537         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5538 }
5539 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5540
5541 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5542 {
5543         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5544 }
5545 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5546
5547 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5548 {
5549         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5550 }
5551 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5552
5553 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5554 {
5555         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5556 }
5557 SLAB_ATTR_RO(trace);
5558
5559 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5560 {
5561         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5562 }
5563
5564 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5565
5566 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5567 {
5568         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5569 }
5570
5571 SLAB_ATTR_RO(poison);
5572
5573 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5574 {
5575         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5576 }
5577
5578 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5579
5580 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5581 {
5582         return 0;
5583 }
5584
5585 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5586                         const char *buf, size_t length)
5587 {
5588         int ret = -EINVAL;
5589
5590         if (buf[0] == '1') {
5591                 ret = validate_slab_cache(s);
5592                 if (ret >= 0)
5593                         ret = length;
5594         }
5595         return ret;
5596 }
5597 SLAB_ATTR(validate);
5598
5599 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5600
5601 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5602 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5603 {
5604         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5605 }
5606 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5607 #endif
5608
5609 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5610 {
5611         return 0;
5612 }
5613
5614 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5615                         const char *buf, size_t length)
5616 {
5617         if (buf[0] == '1')
5618                 kmem_cache_shrink(s);
5619         else
5620                 return -EINVAL;
5621         return length;
5622 }
5623 SLAB_ATTR(shrink);
5624
5625 #ifdef CONFIG_NUMA
5626 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5627 {
5628         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5629 }
5630
5631 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5632                                 const char *buf, size_t length)
5633 {
5634         unsigned int ratio;
5635         int err;
5636
5637         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5638         if (err)
5639                 return err;
5640         if (ratio > 100)
5641                 return -ERANGE;
5642
5643         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5644
5645         return length;
5646 }
5647 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5648 #endif
5649
5650 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5651 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5652 {
5653         unsigned long sum  = 0;
5654         int cpu;
5655         int len = 0;
5656         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5657
5658         if (!data)
5659                 return -ENOMEM;
5660
5661         for_each_online_cpu(cpu) {
5662                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5663
5664                 data[cpu] = x;
5665                 sum += x;
5666         }
5667
5668         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5669
5670 #ifdef CONFIG_SMP
5671         for_each_online_cpu(cpu) {
5672                 if (data[cpu])
5673                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5674                                              cpu, data[cpu]);
5675         }
5676 #endif
5677         kfree(data);
5678         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5679
5680         return len;
5681 }
5682
5683 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5684 {
5685         int cpu;
5686
5687         for_each_online_cpu(cpu)
5688                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5689 }
5690
5691 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5692 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5693 {                                                               \
5694         return show_stat(s, buf, si);                           \
5695 }                                                               \
5696 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5697                                 const char *buf, size_t length) \
5698 {                                                               \
5699         if (buf[0] != '0')                                      \
5700                 return -EINVAL;                                 \
5701         clear_stat(s, si);                                      \
5702         return length;                                          \
5703 }                                                               \
5704 SLAB_ATTR(text);                                                \
5705
5706 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5707 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5708 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5709 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5710 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5711 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5712 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5713 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5714 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5715 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5716 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5717 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5718 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5719 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5720 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5721 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5722 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5723 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5724 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5725 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5726 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5727 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5728 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5729 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5730 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5731 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5732 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5733
5734 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5735         &slab_size_attr.attr,
5736         &object_size_attr.attr,
5737         &objs_per_slab_attr.attr,
5738         &order_attr.attr,
5739         &min_partial_attr.attr,
5740         &cpu_partial_attr.attr,
5741         &objects_attr.attr,
5742         &objects_partial_attr.attr,
5743         &partial_attr.attr,
5744         &cpu_slabs_attr.attr,
5745         &ctor_attr.attr,
5746         &aliases_attr.attr,
5747         &align_attr.attr,
5748         &hwcache_align_attr.attr,
5749         &reclaim_account_attr.attr,
5750         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5751         &shrink_attr.attr,
5752         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5753 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5754         &total_objects_attr.attr,
5755         &slabs_attr.attr,
5756         &sanity_checks_attr.attr,
5757         &trace_attr.attr,
5758         &red_zone_attr.attr,
5759         &poison_attr.attr,
5760         &store_user_attr.attr,
5761         &validate_attr.attr,
5762 #endif
5763 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5764         &cache_dma_attr.attr,
5765 #endif
5766 #ifdef CONFIG_NUMA
5767         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5768 #endif
5769 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5770         &alloc_fastpath_attr.attr,
5771         &alloc_slowpath_attr.attr,
5772         &free_fastpath_attr.attr,
5773         &free_slowpath_attr.attr,
5774         &free_frozen_attr.attr,
5775         &free_add_partial_attr.attr,
5776         &free_remove_partial_attr.attr,
5777         &alloc_from_partial_attr.attr,
5778         &alloc_slab_attr.attr,
5779         &alloc_refill_attr.attr,
5780         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5781         &free_slab_attr.attr,
5782         &cpuslab_flush_attr.attr,
5783         &deactivate_full_attr.attr,
5784         &deactivate_empty_attr.attr,
5785         &deactivate_to_head_attr.attr,
5786         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5787         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5788         &deactivate_bypass_attr.attr,
5789         &order_fallback_attr.attr,
5790         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5791         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5792         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5793         &cpu_partial_free_attr.attr,
5794         &cpu_partial_node_attr.attr,
5795         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5796 #endif
5797 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5798         &failslab_attr.attr,
5799 #endif
5800         &usersize_attr.attr,
5801
5802         NULL
5803 };
5804
5805 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5806         .attrs = slab_attrs,
5807 };
5808
5809 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5810                                 struct attribute *attr,
5811                                 char *buf)
5812 {
5813         struct slab_attribute *attribute;
5814         struct kmem_cache *s;
5815         int err;
5816
5817         attribute = to_slab_attr(attr);
5818         s = to_slab(kobj);
5819
5820         if (!attribute->show)
5821                 return -EIO;
5822
5823         err = attribute->show(s, buf);
5824
5825         return err;
5826 }
5827
5828 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5829                                 struct attribute *attr,
5830                                 const char *buf, size_t len)
5831 {
5832         struct slab_attribute *attribute;
5833         struct kmem_cache *s;
5834         int err;
5835
5836         attribute = to_slab_attr(attr);
5837         s = to_slab(kobj);
5838
5839         if (!attribute->store)
5840                 return -EIO;
5841
5842         err = attribute->store(s, buf, len);
5843         return err;
5844 }
5845
5846 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5847 {
5848         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5849 }
5850
5851 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5852         .show = slab_attr_show,
5853         .store = slab_attr_store,
5854 };
5855
5856 static struct kobj_type slab_ktype = {
5857         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5858         .release = kmem_cache_release,
5859 };
5860
5861 static struct kset *slab_kset;
5862
5863 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5864 {
5865         return slab_kset;
5866 }
5867
5868 #define ID_STR_LENGTH 64
5869
5870 /* Create a unique string id for a slab cache:
5871  *
5872  * Format       :[flags-]size
5873  */
5874 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5875 {
5876         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5877         char *p = name;
5878
5879         if (!name)
5880                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5881
5882         *p++ = ':';
5883         /*
5884          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5885          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5886          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5887          * are matched during merging to guarantee that the id is
5888          * unique.
5889          */
5890         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5891                 *p++ = 'd';
5892         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5893                 *p++ = 'D';
5894         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5895                 *p++ = 'a';
5896         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5897                 *p++ = 'F';
5898         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5899                 *p++ = 'A';
5900         if (p != name + 1)
5901                 *p++ = '-';
5902         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5903
5904         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5905         return name;
5906 }
5907
5908 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5909 {
5910         int err;
5911         const char *name;
5912         struct kset *kset = cache_kset(s);
5913         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5914
5915         if (!kset) {
5916                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5917                 return 0;
5918         }
5919
5920         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5921                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5922                 unmergeable = 1;
5923
5924         if (unmergeable) {
5925                 /*
5926                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5927                  * This is typically the case for debug situations. In that
5928                  * case we can catch duplicate names easily.
5929                  */
5930                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5931                 name = s->name;
5932         } else {
5933                 /*
5934                  * Create a unique name for the slab as a target
5935                  * for the symlinks.
5936                  */
5937                 name = create_unique_id(s);
5938                 if (IS_ERR(name))
5939                         return PTR_ERR(name);
5940         }
5941
5942         s->kobj.kset = kset;
5943         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5944         if (err)
5945                 goto out;
5946
5947         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5948         if (err)
5949                 goto out_del_kobj;
5950
5951         if (!unmergeable) {
5952                 /* Setup first alias */
5953                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5954         }
5955 out:
5956         if (!unmergeable)
5957                 kfree(name);
5958         return err;
5959 out_del_kobj:
5960         kobject_del(&s->kobj);
5961         goto out;
5962 }
5963
5964 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5965 {
5966         if (slab_state >= FULL)
5967                 kobject_del(&s->kobj);
5968 }
5969
5970 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5971 {
5972         if (slab_state >= FULL)
5973                 kobject_put(&s->kobj);
5974 }
5975
5976 /*
5977  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5978  * available lest we lose that information.
5979  */
5980 struct saved_alias {
5981         struct kmem_cache *s;
5982         const char *name;
5983         struct saved_alias *next;
5984 };
5985
5986 static struct saved_alias *alias_list;
5987
5988 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5989 {
5990         struct saved_alias *al;
5991
5992         if (slab_state == FULL) {
5993                 /*
5994                  * If we have a leftover link then remove it.
5995                  */
5996                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5997                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5998         }
5999
6000         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6001         if (!al)
6002                 return -ENOMEM;
6003
6004         al->s = s;
6005         al->name = name;
6006         al->next = alias_list;
6007         alias_list = al;
6008         return 0;
6009 }
6010
6011 static int __init slab_sysfs_init(void)
6012 {
6013         struct kmem_cache *s;
6014         int err;
6015
6016         mutex_lock(&slab_mutex);
6017
6018         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6019         if (!slab_kset) {
6020                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6021                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6022                 return -ENOSYS;
6023         }
6024
6025         slab_state = FULL;
6026
6027         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6028                 err = sysfs_slab_add(s);
6029                 if (err)
6030                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6031                                s->name);
6032         }
6033
6034         while (alias_list) {
6035                 struct saved_alias *al = alias_list;
6036
6037                 alias_list = alias_list->next;
6038                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6039                 if (err)
6040                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6041                                al->name);
6042                 kfree(al);
6043         }
6044
6045         mutex_unlock(&slab_mutex);
6046         return 0;
6047 }
6048
6049 __initcall(slab_sysfs_init);
6050 #endif /* CONFIG_SYSFS */
6051
6052 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6053 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6054 {
6055         struct loc_track *t = seq->private;
6056         struct location *l;
6057         unsigned long idx;
6058
6059         idx = (unsigned long) t->idx;
6060         if (idx < t->count) {
6061                 l = &t->loc[idx];
6062
6063                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6064
6065                 if (l->addr)
6066                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6067                 else
6068                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6069
6070                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6071                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6072                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6073                                 l->max_time);
6074                 } else
6075                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6076
6077                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6078                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6079                 else
6080                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6081                                 l->min_pid);
6082
6083                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6084                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6085                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6086
6087                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6088                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6089                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6090
6091                 seq_puts(seq, "\n");
6092         }
6093
6094         if (!idx && !t->count)
6095                 seq_puts(seq, "No data\n");
6096
6097         return 0;
6098 }
6099
6100 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6101 {
6102 }
6103
6104 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6105 {
6106         struct loc_track *t = seq->private;
6107
6108         t->idx = ++(*ppos);
6109         if (*ppos <= t->count)
6110                 return ppos;
6111
6112         return NULL;
6113 }
6114
6115 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6116 {
6117         struct loc_track *t = seq->private;
6118
6119         t->idx = *ppos;
6120         return ppos;
6121 }
6122
6123 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6124         .start  = slab_debugfs_start,
6125         .next   = slab_debugfs_next,
6126         .stop   = slab_debugfs_stop,
6127         .show   = slab_debugfs_show,
6128 };
6129
6130 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6131 {
6132
6133         struct kmem_cache_node *n;
6134         enum track_item alloc;
6135         int node;
6136         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6137                                                 sizeof(struct loc_track));
6138         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6139         unsigned long *obj_map;
6140
6141         if (!t)
6142                 return -ENOMEM;
6143
6144         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6145         if (!obj_map) {
6146                 seq_release_private(inode, filep);
6147                 return -ENOMEM;
6148         }
6149
6150         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6151                 alloc = TRACK_ALLOC;
6152         else
6153                 alloc = TRACK_FREE;
6154
6155         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6156                 bitmap_free(obj_map);
6157                 seq_release_private(inode, filep);
6158                 return -ENOMEM;
6159         }
6160
6161         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6162                 unsigned long flags;
6163                 struct page *page;
6164
6165                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6166                         continue;
6167
6168                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6169                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
6170                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6171                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
6172                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6173                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6174         }
6175
6176         bitmap_free(obj_map);
6177         return 0;
6178 }
6179
6180 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6181 {
6182         struct seq_file *seq = file->private_data;
6183         struct loc_track *t = seq->private;
6184
6185         free_loc_track(t);
6186         return seq_release_private(inode, file);
6187 }
6188
6189 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6190         .open    = slab_debug_trace_open,
6191         .read    = seq_read,
6192         .llseek  = seq_lseek,
6193         .release = slab_debug_trace_release,
6194 };
6195
6196 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6197 {
6198         struct dentry *slab_cache_dir;
6199
6200         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6201                 return;
6202
6203         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6204
6205         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6206                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6207
6208         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6209                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6210 }
6211
6212 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6213 {
6214         debugfs_remove_recursive(debugfs_lookup(s->name, slab_debugfs_root));
6215 }
6216
6217 static int __init slab_debugfs_init(void)
6218 {
6219         struct kmem_cache *s;
6220
6221         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6222
6223         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6224                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6225                         debugfs_slab_add(s);
6226
6227         return 0;
6228
6229 }
6230 __initcall(slab_debugfs_init);
6231 #endif
6232 /*
6233  * The /proc/slabinfo ABI
6234  */
6235 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6236 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6237 {
6238         unsigned long nr_slabs = 0;
6239         unsigned long nr_objs = 0;
6240         unsigned long nr_free = 0;
6241         int node;
6242         struct kmem_cache_node *n;
6243
6244         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6245                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6246                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6247                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6248         }
6249
6250         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6251         sinfo->num_objs = nr_objs;
6252         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6253         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6254         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6255         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6256 }
6257
6258 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6259 {
6260 }
6261
6262 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6263                        size_t count, loff_t *ppos)
6264 {
6265         return -EIO;
6266 }
6267 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */