Merge tag 'nvme-6.6-2023-09-14' of git://git.infradead.org/nvme into block-6.6
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* mm_account_reclaimed_pages() */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/kmsan.h>
26 #include <linux/cpu.h>
27 #include <linux/cpuset.h>
28 #include <linux/mempolicy.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/stackdepot.h>
31 #include <linux/debugobjects.h>
32 #include <linux/kallsyms.h>
33 #include <linux/kfence.h>
34 #include <linux/memory.h>
35 #include <linux/math64.h>
36 #include <linux/fault-inject.h>
37 #include <linux/stacktrace.h>
38 #include <linux/prefetch.h>
39 #include <linux/memcontrol.h>
40 #include <linux/random.h>
41 #include <kunit/test.h>
42 #include <kunit/test-bug.h>
43 #include <linux/sort.h>
44
45 #include <linux/debugfs.h>
46 #include <trace/events/kmem.h>
47
48 #include "internal.h"
49
50 /*
51  * Lock order:
52  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
53  *   2. node->list_lock (Spinlock)
54  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
55  *   4. slab_lock(slab) (Only on some arches)
56  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
57  *
58  *   slab_mutex
59  *
60  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
61  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
62  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
63  *
64  *   slab_lock
65  *
66  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
67  *   spinlock.
68  *
69  *   The slab_lock is only used on arches that do not have the ability
70  *   to do a cmpxchg_double. It only protects:
71  *
72  *      A. slab->freelist       -> List of free objects in a slab
73  *      B. slab->inuse          -> Number of objects in use
74  *      C. slab->objects        -> Number of objects in slab
75  *      D. slab->frozen         -> frozen state
76  *
77  *   Frozen slabs
78  *
79  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
80  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
81  *   slab is the one who can perform list operations on the slab. Other
82  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
83  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
84  *   slab's freelist.
85  *
86  *   list_lock
87  *
88  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
89  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
90  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
91  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
92  *   modified without taking the list lock).
93  *
94  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
95  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
96  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
97  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
98  *   the list lock.
99  *
100  *   For debug caches, all allocations are forced to go through a list_lock
101  *   protected region to serialize against concurrent validation.
102  *
103  *   cpu_slab->lock local lock
104  *
105  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
106  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
107  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
108  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
109  *
110  *   On PREEMPT_RT, the local lock neither disables interrupts nor preemption
111  *   which means the lockless fastpath cannot be used as it might interfere with
112  *   an in-progress slow path operations. In this case the local lock is always
113  *   taken but it still utilizes the freelist for the common operations.
114  *
115  *   lockless fastpaths
116  *
117  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
118  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
119  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
120  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
121  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
122  *   another cpu.
123  *
124  *   irq, preemption, migration considerations
125  *
126  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
127  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
128  *   to use in the context of an irq.
129  *
130  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
131  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
132  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
133  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
134  *
135  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
136  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
137  *
138  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
139  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
140  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
141  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
142  * cannot scan all objects.
143  *
144  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
145  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
146  * fast frees and allocs.
147  *
148  * slab->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
149  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
150  *                      such as satisfying allocations for a specific
151  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
152  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
153  *                      list operations. It is up to the processor holding
154  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
155  *                      when the slab is no longer needed.
156  *
157  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
158  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
159  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
160  *                      freelist that allows lockless access to
161  *                      free objects in addition to the regular freelist
162  *                      that requires the slab lock.
163  *
164  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
165  *                      options set. This moves slab handling out of
166  *                      the fast path and disables lockless freelists.
167  */
168
169 /*
170  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
171  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
172  */
173 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
174 #define slub_get_cpu_ptr(var)           get_cpu_ptr(var)
175 #define slub_put_cpu_ptr(var)           put_cpu_ptr(var)
176 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (true)
177 #else
178 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
179 ({                                      \
180         migrate_disable();              \
181         this_cpu_ptr(var);              \
182 })
183 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
184 do {                                    \
185         (void)(var);                    \
186         migrate_enable();               \
187 } while (0)
188 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (false)
189 #endif
190
191 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
192 #define __fastpath_inline __always_inline
193 #else
194 #define __fastpath_inline
195 #endif
196
197 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
198 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
199 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
200 #else
201 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
202 #endif
203 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
204
205 /* Structure holding parameters for get_partial() call chain */
206 struct partial_context {
207         struct slab **slab;
208         gfp_t flags;
209         unsigned int orig_size;
210 };
211
212 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
213 {
214         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
215 }
216
217 static inline bool slub_debug_orig_size(struct kmem_cache *s)
218 {
219         return (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) &&
220                         (s->flags & SLAB_KMALLOC));
221 }
222
223 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
224 {
225         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
226                 p += s->red_left_pad;
227
228         return p;
229 }
230
231 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
232 {
233 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
234         return !kmem_cache_debug(s);
235 #else
236         return false;
237 #endif
238 }
239
240 /*
241  * Issues still to be resolved:
242  *
243  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
244  *
245  * - Variable sizing of the per node arrays
246  */
247
248 /* Enable to log cmpxchg failures */
249 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
250
251 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
252 /*
253  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
254  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
255  */
256 #define MIN_PARTIAL 5
257
258 /*
259  * Maximum number of desirable partial slabs.
260  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
261  * sort the partial list by the number of objects in use.
262  */
263 #define MAX_PARTIAL 10
264 #else
265 #define MIN_PARTIAL 0
266 #define MAX_PARTIAL 0
267 #endif
268
269 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
270                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
271
272 /*
273  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
274  * issues when checking or reading debug information
275  */
276 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
277                                 SLAB_TRACE)
278
279
280 /*
281  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
282  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
283  * metadata.
284  */
285 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
286
287 #define OO_SHIFT        16
288 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
289 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since slab.objects is u15 */
290
291 /* Internal SLUB flags */
292 /* Poison object */
293 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
294 /* Use cmpxchg_double */
295
296 #ifdef system_has_freelist_aba
297 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
298 #else
299 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0U)
300 #endif
301
302 /*
303  * Tracking user of a slab.
304  */
305 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
306 struct track {
307         unsigned long addr;     /* Called from address */
308 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
309         depot_stack_handle_t handle;
310 #endif
311         int cpu;                /* Was running on cpu */
312         int pid;                /* Pid context */
313         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
314 };
315
316 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
317
318 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
319 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
320 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
321 #else
322 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
323 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
324                                                         { return 0; }
325 #endif
326
327 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
328 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
329 #else
330 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
331 #endif
332
333 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
334 {
335 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
336         /*
337          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
338          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
339          */
340         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
341 #endif
342 }
343
344 /*
345  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
346  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
347  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
348  * Protected by slab_mutex.
349  */
350 static nodemask_t slab_nodes;
351
352 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
353 /*
354  * Workqueue used for flush_cpu_slab().
355  */
356 static struct workqueue_struct *flushwq;
357 #endif
358
359 /********************************************************************
360  *                      Core slab cache functions
361  *******************************************************************/
362
363 /*
364  * freeptr_t represents a SLUB freelist pointer, which might be encoded
365  * and not dereferenceable if CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED is enabled.
366  */
367 typedef struct { unsigned long v; } freeptr_t;
368
369 /*
370  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
371  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
372  * random number.
373  */
374 static inline freeptr_t freelist_ptr_encode(const struct kmem_cache *s,
375                                             void *ptr, unsigned long ptr_addr)
376 {
377         unsigned long encoded;
378
379 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
380         encoded = (unsigned long)ptr ^ s->random ^ swab(ptr_addr);
381 #else
382         encoded = (unsigned long)ptr;
383 #endif
384         return (freeptr_t){.v = encoded};
385 }
386
387 static inline void *freelist_ptr_decode(const struct kmem_cache *s,
388                                         freeptr_t ptr, unsigned long ptr_addr)
389 {
390         void *decoded;
391
392 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
393         decoded = (void *)(ptr.v ^ s->random ^ swab(ptr_addr));
394 #else
395         decoded = (void *)ptr.v;
396 #endif
397         return decoded;
398 }
399
400 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
401 {
402         unsigned long ptr_addr;
403         freeptr_t p;
404
405         object = kasan_reset_tag(object);
406         ptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
407         p = *(freeptr_t *)(ptr_addr);
408         return freelist_ptr_decode(s, p, ptr_addr);
409 }
410
411 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
412 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
413 {
414         prefetchw(object + s->offset);
415 }
416 #endif
417
418 /*
419  * When running under KMSAN, get_freepointer_safe() may return an uninitialized
420  * pointer value in the case the current thread loses the race for the next
421  * memory chunk in the freelist. In that case this_cpu_cmpxchg_double() in
422  * slab_alloc_node() will fail, so the uninitialized value won't be used, but
423  * KMSAN will still check all arguments of cmpxchg because of imperfect
424  * handling of inline assembly.
425  * To work around this problem, we apply __no_kmsan_checks to ensure that
426  * get_freepointer_safe() returns initialized memory.
427  */
428 __no_kmsan_checks
429 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
430 {
431         unsigned long freepointer_addr;
432         freeptr_t p;
433
434         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
435                 return get_freepointer(s, object);
436
437         object = kasan_reset_tag(object);
438         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
439         copy_from_kernel_nofault(&p, (freeptr_t *)freepointer_addr, sizeof(p));
440         return freelist_ptr_decode(s, p, freepointer_addr);
441 }
442
443 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
444 {
445         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
446
447 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
448         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
449 #endif
450
451         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
452         *(freeptr_t *)freeptr_addr = freelist_ptr_encode(s, fp, freeptr_addr);
453 }
454
455 /* Loop over all objects in a slab */
456 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
457         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
458                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
459                 __p += (__s)->size)
460
461 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
462 {
463         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
464 }
465
466 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
467                 unsigned int size)
468 {
469         struct kmem_cache_order_objects x = {
470                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
471         };
472
473         return x;
474 }
475
476 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
477 {
478         return x.x >> OO_SHIFT;
479 }
480
481 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
482 {
483         return x.x & OO_MASK;
484 }
485
486 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
487 static void slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
488 {
489         unsigned int nr_slabs;
490
491         s->cpu_partial = nr_objects;
492
493         /*
494          * We take the number of objects but actually limit the number of
495          * slabs on the per cpu partial list, in order to limit excessive
496          * growth of the list. For simplicity we assume that the slabs will
497          * be half-full.
498          */
499         nr_slabs = DIV_ROUND_UP(nr_objects * 2, oo_objects(s->oo));
500         s->cpu_partial_slabs = nr_slabs;
501 }
502 #else
503 static inline void
504 slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
505 {
506 }
507 #endif /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
508
509 /*
510  * Per slab locking using the pagelock
511  */
512 static __always_inline void slab_lock(struct slab *slab)
513 {
514         struct page *page = slab_page(slab);
515
516         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
517         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
518 }
519
520 static __always_inline void slab_unlock(struct slab *slab)
521 {
522         struct page *page = slab_page(slab);
523
524         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
525         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
526 }
527
528 static inline bool
529 __update_freelist_fast(struct slab *slab,
530                       void *freelist_old, unsigned long counters_old,
531                       void *freelist_new, unsigned long counters_new)
532 {
533 #ifdef system_has_freelist_aba
534         freelist_aba_t old = { .freelist = freelist_old, .counter = counters_old };
535         freelist_aba_t new = { .freelist = freelist_new, .counter = counters_new };
536
537         return try_cmpxchg_freelist(&slab->freelist_counter.full, &old.full, new.full);
538 #else
539         return false;
540 #endif
541 }
542
543 static inline bool
544 __update_freelist_slow(struct slab *slab,
545                       void *freelist_old, unsigned long counters_old,
546                       void *freelist_new, unsigned long counters_new)
547 {
548         bool ret = false;
549
550         slab_lock(slab);
551         if (slab->freelist == freelist_old &&
552             slab->counters == counters_old) {
553                 slab->freelist = freelist_new;
554                 slab->counters = counters_new;
555                 ret = true;
556         }
557         slab_unlock(slab);
558
559         return ret;
560 }
561
562 /*
563  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
564  * by an _irqsave() lock variant. On PREEMPT_RT the preempt_disable(), which is
565  * part of bit_spin_lock(), is sufficient because the policy is not to allow any
566  * allocation/ free operation in hardirq context. Therefore nothing can
567  * interrupt the operation.
568  */
569 static inline bool __slab_update_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
570                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
571                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
572                 const char *n)
573 {
574         bool ret;
575
576         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH())
577                 lockdep_assert_irqs_disabled();
578
579         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
580                 ret = __update_freelist_fast(slab, freelist_old, counters_old,
581                                             freelist_new, counters_new);
582         } else {
583                 ret = __update_freelist_slow(slab, freelist_old, counters_old,
584                                             freelist_new, counters_new);
585         }
586         if (likely(ret))
587                 return true;
588
589         cpu_relax();
590         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
591
592 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
593         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
594 #endif
595
596         return false;
597 }
598
599 static inline bool slab_update_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
600                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
601                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
602                 const char *n)
603 {
604         bool ret;
605
606         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
607                 ret = __update_freelist_fast(slab, freelist_old, counters_old,
608                                             freelist_new, counters_new);
609         } else {
610                 unsigned long flags;
611
612                 local_irq_save(flags);
613                 ret = __update_freelist_slow(slab, freelist_old, counters_old,
614                                             freelist_new, counters_new);
615                 local_irq_restore(flags);
616         }
617         if (likely(ret))
618                 return true;
619
620         cpu_relax();
621         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
622
623 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
624         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
625 #endif
626
627         return false;
628 }
629
630 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
631 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
632 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
633
634 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
635                        struct slab *slab)
636 {
637         void *addr = slab_address(slab);
638         void *p;
639
640         bitmap_zero(obj_map, slab->objects);
641
642         for (p = slab->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
643                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
644 }
645
646 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
647 static bool slab_add_kunit_errors(void)
648 {
649         struct kunit_resource *resource;
650
651         if (!kunit_get_current_test())
652                 return false;
653
654         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
655         if (!resource)
656                 return false;
657
658         (*(int *)resource->data)++;
659         kunit_put_resource(resource);
660         return true;
661 }
662 #else
663 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
664 #endif
665
666 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
667 {
668         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
669                 return s->size - s->red_left_pad;
670
671         return s->size;
672 }
673
674 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
675 {
676         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
677                 p -= s->red_left_pad;
678
679         return p;
680 }
681
682 /*
683  * Debug settings:
684  */
685 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
686 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
687 #else
688 static slab_flags_t slub_debug;
689 #endif
690
691 static char *slub_debug_string;
692 static int disable_higher_order_debug;
693
694 /*
695  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
696  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
697  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
698  * to tell kasan that these accesses are OK.
699  */
700 static inline void metadata_access_enable(void)
701 {
702         kasan_disable_current();
703 }
704
705 static inline void metadata_access_disable(void)
706 {
707         kasan_enable_current();
708 }
709
710 /*
711  * Object debugging
712  */
713
714 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
715 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
716                                 struct slab *slab, void *object)
717 {
718         void *base;
719
720         if (!object)
721                 return 1;
722
723         base = slab_address(slab);
724         object = kasan_reset_tag(object);
725         object = restore_red_left(s, object);
726         if (object < base || object >= base + slab->objects * s->size ||
727                 (object - base) % s->size) {
728                 return 0;
729         }
730
731         return 1;
732 }
733
734 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
735                           unsigned int length)
736 {
737         metadata_access_enable();
738         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
739                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
740         metadata_access_disable();
741 }
742
743 /*
744  * See comment in calculate_sizes().
745  */
746 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
747 {
748         return s->offset >= s->inuse;
749 }
750
751 /*
752  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
753  * not overlapping with object.
754  */
755 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
756 {
757         if (freeptr_outside_object(s))
758                 return s->inuse + sizeof(void *);
759         else
760                 return s->inuse;
761 }
762
763 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
764         enum track_item alloc)
765 {
766         struct track *p;
767
768         p = object + get_info_end(s);
769
770         return kasan_reset_tag(p + alloc);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
774 static noinline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
775 {
776         depot_stack_handle_t handle;
777         unsigned long entries[TRACK_ADDRS_COUNT];
778         unsigned int nr_entries;
779
780         nr_entries = stack_trace_save(entries, ARRAY_SIZE(entries), 3);
781         handle = stack_depot_save(entries, nr_entries, GFP_NOWAIT);
782
783         return handle;
784 }
785 #else
786 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
787 {
788         return 0;
789 }
790 #endif
791
792 static void set_track_update(struct kmem_cache *s, void *object,
793                              enum track_item alloc, unsigned long addr,
794                              depot_stack_handle_t handle)
795 {
796         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
797
798 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
799         p->handle = handle;
800 #endif
801         p->addr = addr;
802         p->cpu = smp_processor_id();
803         p->pid = current->pid;
804         p->when = jiffies;
805 }
806
807 static __always_inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
808                                       enum track_item alloc, unsigned long addr)
809 {
810         depot_stack_handle_t handle = set_track_prepare();
811
812         set_track_update(s, object, alloc, addr, handle);
813 }
814
815 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
816 {
817         struct track *p;
818
819         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
820                 return;
821
822         p = get_track(s, object, TRACK_ALLOC);
823         memset(p, 0, 2*sizeof(struct track));
824 }
825
826 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
827 {
828         depot_stack_handle_t handle __maybe_unused;
829
830         if (!t->addr)
831                 return;
832
833         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
834                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
835 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
836         handle = READ_ONCE(t->handle);
837         if (handle)
838                 stack_depot_print(handle);
839         else
840                 pr_err("object allocation/free stack trace missing\n");
841 #endif
842 }
843
844 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
845 {
846         unsigned long pr_time = jiffies;
847         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
848                 return;
849
850         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
851         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
852 }
853
854 static void print_slab_info(const struct slab *slab)
855 {
856         struct folio *folio = (struct folio *)slab_folio(slab);
857
858         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%pGp\n",
859                slab, slab->objects, slab->inuse, slab->freelist,
860                folio_flags(folio, 0));
861 }
862
863 /*
864  * kmalloc caches has fixed sizes (mostly power of 2), and kmalloc() API
865  * family will round up the real request size to these fixed ones, so
866  * there could be an extra area than what is requested. Save the original
867  * request size in the meta data area, for better debug and sanity check.
868  */
869 static inline void set_orig_size(struct kmem_cache *s,
870                                 void *object, unsigned int orig_size)
871 {
872         void *p = kasan_reset_tag(object);
873
874         if (!slub_debug_orig_size(s))
875                 return;
876
877 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
878         /*
879          * KASAN could save its free meta data in object's data area at
880          * offset 0, if the size is larger than 'orig_size', it will
881          * overlap the data redzone in [orig_size+1, object_size], and
882          * the check should be skipped.
883          */
884         if (kasan_metadata_size(s, true) > orig_size)
885                 orig_size = s->object_size;
886 #endif
887
888         p += get_info_end(s);
889         p += sizeof(struct track) * 2;
890
891         *(unsigned int *)p = orig_size;
892 }
893
894 static inline unsigned int get_orig_size(struct kmem_cache *s, void *object)
895 {
896         void *p = kasan_reset_tag(object);
897
898         if (!slub_debug_orig_size(s))
899                 return s->object_size;
900
901         p += get_info_end(s);
902         p += sizeof(struct track) * 2;
903
904         return *(unsigned int *)p;
905 }
906
907 void skip_orig_size_check(struct kmem_cache *s, const void *object)
908 {
909         set_orig_size(s, (void *)object, s->object_size);
910 }
911
912 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
913 {
914         struct va_format vaf;
915         va_list args;
916
917         va_start(args, fmt);
918         vaf.fmt = fmt;
919         vaf.va = &args;
920         pr_err("=============================================================================\n");
921         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
922         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
923         va_end(args);
924 }
925
926 __printf(2, 3)
927 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
928 {
929         struct va_format vaf;
930         va_list args;
931
932         if (slab_add_kunit_errors())
933                 return;
934
935         va_start(args, fmt);
936         vaf.fmt = fmt;
937         vaf.va = &args;
938         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
939         va_end(args);
940 }
941
942 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
943 {
944         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
945         u8 *addr = slab_address(slab);
946
947         print_tracking(s, p);
948
949         print_slab_info(slab);
950
951         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
952                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
953
954         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
955                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
956                               s->red_left_pad);
957         else if (p > addr + 16)
958                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
959
960         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
961                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
962         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
963                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
964                         s->inuse - s->object_size);
965
966         off = get_info_end(s);
967
968         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
969                 off += 2 * sizeof(struct track);
970
971         if (slub_debug_orig_size(s))
972                 off += sizeof(unsigned int);
973
974         off += kasan_metadata_size(s, false);
975
976         if (off != size_from_object(s))
977                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
978                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
979                               size_from_object(s) - off);
980
981         dump_stack();
982 }
983
984 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
985                         u8 *object, char *reason)
986 {
987         if (slab_add_kunit_errors())
988                 return;
989
990         slab_bug(s, "%s", reason);
991         print_trailer(s, slab, object);
992         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
993 }
994
995 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
996                                void **freelist, void *nextfree)
997 {
998         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
999             !check_valid_pointer(s, slab, nextfree) && freelist) {
1000                 object_err(s, slab, *freelist, "Freechain corrupt");
1001                 *freelist = NULL;
1002                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
1003                 return true;
1004         }
1005
1006         return false;
1007 }
1008
1009 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1010                         const char *fmt, ...)
1011 {
1012         va_list args;
1013         char buf[100];
1014
1015         if (slab_add_kunit_errors())
1016                 return;
1017
1018         va_start(args, fmt);
1019         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
1020         va_end(args);
1021         slab_bug(s, "%s", buf);
1022         print_slab_info(slab);
1023         dump_stack();
1024         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1025 }
1026
1027 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
1028 {
1029         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
1030         unsigned int poison_size = s->object_size;
1031
1032         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1033                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
1034
1035                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1036                         /*
1037                          * Redzone the extra allocated space by kmalloc than
1038                          * requested, and the poison size will be limited to
1039                          * the original request size accordingly.
1040                          */
1041                         poison_size = get_orig_size(s, object);
1042                 }
1043         }
1044
1045         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
1046                 memset(p, POISON_FREE, poison_size - 1);
1047                 p[poison_size - 1] = POISON_END;
1048         }
1049
1050         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
1051                 memset(p + poison_size, val, s->inuse - poison_size);
1052 }
1053
1054 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
1055                                                 void *from, void *to)
1056 {
1057         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
1058         memset(from, data, to - from);
1059 }
1060
1061 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1062                         u8 *object, char *what,
1063                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
1064 {
1065         u8 *fault;
1066         u8 *end;
1067         u8 *addr = slab_address(slab);
1068
1069         metadata_access_enable();
1070         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
1071         metadata_access_disable();
1072         if (!fault)
1073                 return 1;
1074
1075         end = start + bytes;
1076         while (end > fault && end[-1] == value)
1077                 end--;
1078
1079         if (slab_add_kunit_errors())
1080                 goto skip_bug_print;
1081
1082         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
1083         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
1084                                         fault, end - 1, fault - addr,
1085                                         fault[0], value);
1086         print_trailer(s, slab, object);
1087         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1088
1089 skip_bug_print:
1090         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Object layout:
1096  *
1097  * object address
1098  *      Bytes of the object to be managed.
1099  *      If the freepointer may overlay the object then the free
1100  *      pointer is at the middle of the object.
1101  *
1102  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
1103  *      0xa5 (POISON_END)
1104  *
1105  * object + s->object_size
1106  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
1107  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
1108  *      object_size == inuse.
1109  *
1110  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
1111  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
1112  *
1113  * object + s->inuse
1114  *      Meta data starts here.
1115  *
1116  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
1117  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
1118  *      C. Original request size for kmalloc object (SLAB_STORE_USER enabled)
1119  *      D. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
1120  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
1121  *              before the word boundary.
1122  *
1123  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
1124  *
1125  * object + s->size
1126  *      Nothing is used beyond s->size.
1127  *
1128  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
1129  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
1130  * may be used with merged slabcaches.
1131  */
1132
1133 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
1134 {
1135         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
1136
1137         if (s->flags & SLAB_STORE_USER) {
1138                 /* We also have user information there */
1139                 off += 2 * sizeof(struct track);
1140
1141                 if (s->flags & SLAB_KMALLOC)
1142                         off += sizeof(unsigned int);
1143         }
1144
1145         off += kasan_metadata_size(s, false);
1146
1147         if (size_from_object(s) == off)
1148                 return 1;
1149
1150         return check_bytes_and_report(s, slab, p, "Object padding",
1151                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
1152 }
1153
1154 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1155 static void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1156 {
1157         u8 *start;
1158         u8 *fault;
1159         u8 *end;
1160         u8 *pad;
1161         int length;
1162         int remainder;
1163
1164         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1165                 return;
1166
1167         start = slab_address(slab);
1168         length = slab_size(slab);
1169         end = start + length;
1170         remainder = length % s->size;
1171         if (!remainder)
1172                 return;
1173
1174         pad = end - remainder;
1175         metadata_access_enable();
1176         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1177         metadata_access_disable();
1178         if (!fault)
1179                 return;
1180         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1181                 end--;
1182
1183         slab_err(s, slab, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1184                         fault, end - 1, fault - start);
1185         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1186
1187         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1188 }
1189
1190 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1191                                         void *object, u8 val)
1192 {
1193         u8 *p = object;
1194         u8 *endobject = object + s->object_size;
1195         unsigned int orig_size;
1196
1197         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1198                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Left Redzone",
1199                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1200                         return 0;
1201
1202                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Right Redzone",
1203                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1204                         return 0;
1205
1206                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1207                         orig_size = get_orig_size(s, object);
1208
1209                         if (s->object_size > orig_size  &&
1210                                 !check_bytes_and_report(s, slab, object,
1211                                         "kmalloc Redzone", p + orig_size,
1212                                         val, s->object_size - orig_size)) {
1213                                 return 0;
1214                         }
1215                 }
1216         } else {
1217                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1218                         check_bytes_and_report(s, slab, p, "Alignment padding",
1219                                 endobject, POISON_INUSE,
1220                                 s->inuse - s->object_size);
1221                 }
1222         }
1223
1224         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1225                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1226                         (!check_bytes_and_report(s, slab, p, "Poison", p,
1227                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1228                          !check_bytes_and_report(s, slab, p, "End Poison",
1229                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1230                         return 0;
1231                 /*
1232                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1233                  */
1234                 check_pad_bytes(s, slab, p);
1235         }
1236
1237         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1238                 /*
1239                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1240                  * freepointer while object is allocated.
1241                  */
1242                 return 1;
1243
1244         /* Check free pointer validity */
1245         if (!check_valid_pointer(s, slab, get_freepointer(s, p))) {
1246                 object_err(s, slab, p, "Freepointer corrupt");
1247                 /*
1248                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1249                  * of the free objects in this slab. May cause
1250                  * another error because the object count is now wrong.
1251                  */
1252                 set_freepointer(s, p, NULL);
1253                 return 0;
1254         }
1255         return 1;
1256 }
1257
1258 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1259 {
1260         int maxobj;
1261
1262         if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1263                 slab_err(s, slab, "Not a valid slab page");
1264                 return 0;
1265         }
1266
1267         maxobj = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1268         if (slab->objects > maxobj) {
1269                 slab_err(s, slab, "objects %u > max %u",
1270                         slab->objects, maxobj);
1271                 return 0;
1272         }
1273         if (slab->inuse > slab->objects) {
1274                 slab_err(s, slab, "inuse %u > max %u",
1275                         slab->inuse, slab->objects);
1276                 return 0;
1277         }
1278         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1279         slab_pad_check(s, slab);
1280         return 1;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Determine if a certain object in a slab is on the freelist. Must hold the
1285  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1286  */
1287 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *search)
1288 {
1289         int nr = 0;
1290         void *fp;
1291         void *object = NULL;
1292         int max_objects;
1293
1294         fp = slab->freelist;
1295         while (fp && nr <= slab->objects) {
1296                 if (fp == search)
1297                         return 1;
1298                 if (!check_valid_pointer(s, slab, fp)) {
1299                         if (object) {
1300                                 object_err(s, slab, object,
1301                                         "Freechain corrupt");
1302                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1303                         } else {
1304                                 slab_err(s, slab, "Freepointer corrupt");
1305                                 slab->freelist = NULL;
1306                                 slab->inuse = slab->objects;
1307                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1308                                 return 0;
1309                         }
1310                         break;
1311                 }
1312                 object = fp;
1313                 fp = get_freepointer(s, object);
1314                 nr++;
1315         }
1316
1317         max_objects = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1318         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1319                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1320
1321         if (slab->objects != max_objects) {
1322                 slab_err(s, slab, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1323                          slab->objects, max_objects);
1324                 slab->objects = max_objects;
1325                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1326         }
1327         if (slab->inuse != slab->objects - nr) {
1328                 slab_err(s, slab, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1329                          slab->inuse, slab->objects - nr);
1330                 slab->inuse = slab->objects - nr;
1331                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1332         }
1333         return search == NULL;
1334 }
1335
1336 static void trace(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *object,
1337                                                                 int alloc)
1338 {
1339         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1340                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1341                         s->name,
1342                         alloc ? "alloc" : "free",
1343                         object, slab->inuse,
1344                         slab->freelist);
1345
1346                 if (!alloc)
1347                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1348                                         s->object_size);
1349
1350                 dump_stack();
1351         }
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1356  */
1357 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1358         struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1359 {
1360         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1361                 return;
1362
1363         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1364         list_add(&slab->slab_list, &n->full);
1365 }
1366
1367 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1368 {
1369         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1370                 return;
1371
1372         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1373         list_del(&slab->slab_list);
1374 }
1375
1376 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1377 {
1378         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1379 }
1380
1381 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1382 {
1383         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1384
1385         /*
1386          * May be called early in order to allocate a slab for the
1387          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1388          * dilemma by deferring the increment of the count during
1389          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1390          */
1391         if (likely(n)) {
1392                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1393                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1394         }
1395 }
1396 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1397 {
1398         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1399
1400         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1401         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1402 }
1403
1404 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1405 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object)
1406 {
1407         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1408                 return;
1409
1410         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1411         init_tracking(s, object);
1412 }
1413
1414 static
1415 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr)
1416 {
1417         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1418                 return;
1419
1420         metadata_access_enable();
1421         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, slab_size(slab));
1422         metadata_access_disable();
1423 }
1424
1425 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1426                                         struct slab *slab, void *object)
1427 {
1428         if (!check_slab(s, slab))
1429                 return 0;
1430
1431         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1432                 object_err(s, slab, object, "Freelist Pointer check fails");
1433                 return 0;
1434         }
1435
1436         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1437                 return 0;
1438
1439         return 1;
1440 }
1441
1442 static noinline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1443                         struct slab *slab, void *object, int orig_size)
1444 {
1445         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1446                 if (!alloc_consistency_checks(s, slab, object))
1447                         goto bad;
1448         }
1449
1450         /* Success. Perform special debug activities for allocs */
1451         trace(s, slab, object, 1);
1452         set_orig_size(s, object, orig_size);
1453         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1454         return true;
1455
1456 bad:
1457         if (folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1458                 /*
1459                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1460                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1461                  * as used avoids touching the remaining objects.
1462                  */
1463                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1464                 slab->inuse = slab->objects;
1465                 slab->freelist = NULL;
1466         }
1467         return false;
1468 }
1469
1470 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1471                 struct slab *slab, void *object, unsigned long addr)
1472 {
1473         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1474                 slab_err(s, slab, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1475                 return 0;
1476         }
1477
1478         if (on_freelist(s, slab, object)) {
1479                 object_err(s, slab, object, "Object already free");
1480                 return 0;
1481         }
1482
1483         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1484                 return 0;
1485
1486         if (unlikely(s != slab->slab_cache)) {
1487                 if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1488                         slab_err(s, slab, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1489                                  object);
1490                 } else if (!slab->slab_cache) {
1491                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1492                                object);
1493                         dump_stack();
1494                 } else
1495                         object_err(s, slab, object,
1496                                         "page slab pointer corrupt.");
1497                 return 0;
1498         }
1499         return 1;
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1504  *
1505  * @str:    start of block
1506  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1507  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1508  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1509  *
1510  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1511  */
1512 static char *
1513 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1514 {
1515         bool higher_order_disable = false;
1516
1517         /* Skip any completely empty blocks */
1518         while (*str && *str == ';')
1519                 str++;
1520
1521         if (*str == ',') {
1522                 /*
1523                  * No options but restriction on slabs. This means full
1524                  * debugging for slabs matching a pattern.
1525                  */
1526                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1527                 goto check_slabs;
1528         }
1529         *flags = 0;
1530
1531         /* Determine which debug features should be switched on */
1532         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1533                 switch (tolower(*str)) {
1534                 case '-':
1535                         *flags = 0;
1536                         break;
1537                 case 'f':
1538                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1539                         break;
1540                 case 'z':
1541                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1542                         break;
1543                 case 'p':
1544                         *flags |= SLAB_POISON;
1545                         break;
1546                 case 'u':
1547                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1548                         break;
1549                 case 't':
1550                         *flags |= SLAB_TRACE;
1551                         break;
1552                 case 'a':
1553                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1554                         break;
1555                 case 'o':
1556                         /*
1557                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1558                          * order would increase as a result.
1559                          */
1560                         higher_order_disable = true;
1561                         break;
1562                 default:
1563                         if (init)
1564                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1565                 }
1566         }
1567 check_slabs:
1568         if (*str == ',')
1569                 *slabs = ++str;
1570         else
1571                 *slabs = NULL;
1572
1573         /* Skip over the slab list */
1574         while (*str && *str != ';')
1575                 str++;
1576
1577         /* Skip any completely empty blocks */
1578         while (*str && *str == ';')
1579                 str++;
1580
1581         if (init && higher_order_disable)
1582                 disable_higher_order_debug = 1;
1583
1584         if (*str)
1585                 return str;
1586         else
1587                 return NULL;
1588 }
1589
1590 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1591 {
1592         slab_flags_t flags;
1593         slab_flags_t global_flags;
1594         char *saved_str;
1595         char *slab_list;
1596         bool global_slub_debug_changed = false;
1597         bool slab_list_specified = false;
1598
1599         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1600         if (*str++ != '=' || !*str)
1601                 /*
1602                  * No options specified. Switch on full debugging.
1603                  */
1604                 goto out;
1605
1606         saved_str = str;
1607         while (str) {
1608                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1609
1610                 if (!slab_list) {
1611                         global_flags = flags;
1612                         global_slub_debug_changed = true;
1613                 } else {
1614                         slab_list_specified = true;
1615                         if (flags & SLAB_STORE_USER)
1616                                 stack_depot_request_early_init();
1617                 }
1618         }
1619
1620         /*
1621          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1622          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1623          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1624          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1625          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1626          */
1627         if (slab_list_specified) {
1628                 if (!global_slub_debug_changed)
1629                         global_flags = slub_debug;
1630                 slub_debug_string = saved_str;
1631         }
1632 out:
1633         slub_debug = global_flags;
1634         if (slub_debug & SLAB_STORE_USER)
1635                 stack_depot_request_early_init();
1636         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1637                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1638         else
1639                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1640         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1641              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1642             (slub_debug & SLAB_POISON))
1643                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1644         return 1;
1645 }
1646
1647 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1648
1649 /*
1650  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1651  * @object_size:        the size of an object without meta data
1652  * @flags:              flags to set
1653  * @name:               name of the cache
1654  *
1655  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1656  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1657  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1658  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1659  */
1660 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1661         slab_flags_t flags, const char *name)
1662 {
1663         char *iter;
1664         size_t len;
1665         char *next_block;
1666         slab_flags_t block_flags;
1667         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1668
1669         if (flags & SLAB_NO_USER_FLAGS)
1670                 return flags;
1671
1672         /*
1673          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1674          * don't store user (stack trace) information by default,
1675          * but let the user enable it via the command line below.
1676          */
1677         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1678                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1679
1680         len = strlen(name);
1681         next_block = slub_debug_string;
1682         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1683         while (next_block) {
1684                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1685                 if (!iter)
1686                         continue;
1687                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1688                 while (*iter) {
1689                         char *end, *glob;
1690                         size_t cmplen;
1691
1692                         end = strchrnul(iter, ',');
1693                         if (next_block && next_block < end)
1694                                 end = next_block - 1;
1695
1696                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1697                         if (glob)
1698                                 cmplen = glob - iter;
1699                         else
1700                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1701
1702                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1703                                 flags |= block_flags;
1704                                 return flags;
1705                         }
1706
1707                         if (!*end || *end == ';')
1708                                 break;
1709                         iter = end + 1;
1710                 }
1711         }
1712
1713         return flags | slub_debug_local;
1714 }
1715 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1716 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object) {}
1717 static inline
1718 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr) {}
1719
1720 static inline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1721         struct slab *slab, void *object, int orig_size) { return true; }
1722
1723 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1724         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
1725         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle) { return true; }
1726
1727 static inline void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab) {}
1728 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1729                         void *object, u8 val) { return 1; }
1730 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void) { return 0; }
1731 static inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
1732                              enum track_item alloc, unsigned long addr) {}
1733 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1734                                         struct slab *slab) {}
1735 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1736                                         struct slab *slab) {}
1737 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1738         slab_flags_t flags, const char *name)
1739 {
1740         return flags;
1741 }
1742 #define slub_debug 0
1743
1744 #define disable_higher_order_debug 0
1745
1746 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1747                                                         { return 0; }
1748 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1749                                                         int objects) {}
1750 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1751                                                         int objects) {}
1752
1753 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
1754 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1755                                void **freelist, void *nextfree)
1756 {
1757         return false;
1758 }
1759 #endif
1760 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1761
1762 /*
1763  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1764  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1765  */
1766 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1767                                                 void *x, bool init)
1768 {
1769         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1770         kmsan_slab_free(s, x);
1771
1772         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1773
1774         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1775                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1776
1777         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1778         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1779                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1780                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1781
1782         /*
1783          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1784          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1785          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1786          *
1787          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1788          * but don't touch the SLAB redzone.
1789          */
1790         if (init) {
1791                 int rsize;
1792
1793                 if (!kasan_has_integrated_init())
1794                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1795                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1796                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1797                        s->size - s->inuse - rsize);
1798         }
1799         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1800         return kasan_slab_free(s, x, init);
1801 }
1802
1803 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1804                                            void **head, void **tail,
1805                                            int *cnt)
1806 {
1807
1808         void *object;
1809         void *next = *head;
1810         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1811
1812         if (is_kfence_address(next)) {
1813                 slab_free_hook(s, next, false);
1814                 return true;
1815         }
1816
1817         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1818         *head = NULL;
1819         *tail = NULL;
1820
1821         do {
1822                 object = next;
1823                 next = get_freepointer(s, object);
1824
1825                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1826                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1827                         /* Move object to the new freelist */
1828                         set_freepointer(s, object, *head);
1829                         *head = object;
1830                         if (!*tail)
1831                                 *tail = object;
1832                 } else {
1833                         /*
1834                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1835                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1836                          */
1837                         --(*cnt);
1838                 }
1839         } while (object != old_tail);
1840
1841         if (*head == *tail)
1842                 *tail = NULL;
1843
1844         return *head != NULL;
1845 }
1846
1847 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, void *object)
1848 {
1849         setup_object_debug(s, object);
1850         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1851         if (unlikely(s->ctor)) {
1852                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1853                 s->ctor(object);
1854                 kasan_poison_object_data(s, object);
1855         }
1856         return object;
1857 }
1858
1859 /*
1860  * Slab allocation and freeing
1861  */
1862 static inline struct slab *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1863                 struct kmem_cache_order_objects oo)
1864 {
1865         struct folio *folio;
1866         struct slab *slab;
1867         unsigned int order = oo_order(oo);
1868
1869         if (node == NUMA_NO_NODE)
1870                 folio = (struct folio *)alloc_pages(flags, order);
1871         else
1872                 folio = (struct folio *)__alloc_pages_node(node, flags, order);
1873
1874         if (!folio)
1875                 return NULL;
1876
1877         slab = folio_slab(folio);
1878         __folio_set_slab(folio);
1879         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1880         smp_wmb();
1881         if (folio_is_pfmemalloc(folio))
1882                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1883
1884         return slab;
1885 }
1886
1887 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1888 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1889 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1890 {
1891         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1892         int err;
1893
1894         /* Bailout if already initialised */
1895         if (s->random_seq)
1896                 return 0;
1897
1898         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1899         if (err) {
1900                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1901                         s->name);
1902                 return err;
1903         }
1904
1905         /* Transform to an offset on the set of pages */
1906         if (s->random_seq) {
1907                 unsigned int i;
1908
1909                 for (i = 0; i < count; i++)
1910                         s->random_seq[i] *= s->size;
1911         }
1912         return 0;
1913 }
1914
1915 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1916 static void __init init_freelist_randomization(void)
1917 {
1918         struct kmem_cache *s;
1919
1920         mutex_lock(&slab_mutex);
1921
1922         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1923                 init_cache_random_seq(s);
1924
1925         mutex_unlock(&slab_mutex);
1926 }
1927
1928 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1929 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1930                                 unsigned long *pos, void *start,
1931                                 unsigned long page_limit,
1932                                 unsigned long freelist_count)
1933 {
1934         unsigned int idx;
1935
1936         /*
1937          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1938          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1939          */
1940         do {
1941                 idx = s->random_seq[*pos];
1942                 *pos += 1;
1943                 if (*pos >= freelist_count)
1944                         *pos = 0;
1945         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1946
1947         return (char *)start + idx;
1948 }
1949
1950 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1951 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1952 {
1953         void *start;
1954         void *cur;
1955         void *next;
1956         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1957
1958         if (slab->objects < 2 || !s->random_seq)
1959                 return false;
1960
1961         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1962         pos = get_random_u32_below(freelist_count);
1963
1964         page_limit = slab->objects * s->size;
1965         start = fixup_red_left(s, slab_address(slab));
1966
1967         /* First entry is used as the base of the freelist */
1968         cur = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1969                                 freelist_count);
1970         cur = setup_object(s, cur);
1971         slab->freelist = cur;
1972
1973         for (idx = 1; idx < slab->objects; idx++) {
1974                 next = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1975                         freelist_count);
1976                 next = setup_object(s, next);
1977                 set_freepointer(s, cur, next);
1978                 cur = next;
1979         }
1980         set_freepointer(s, cur, NULL);
1981
1982         return true;
1983 }
1984 #else
1985 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1986 {
1987         return 0;
1988 }
1989 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1990 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1991 {
1992         return false;
1993 }
1994 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1995
1996 static struct slab *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1997 {
1998         struct slab *slab;
1999         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
2000         gfp_t alloc_gfp;
2001         void *start, *p, *next;
2002         int idx;
2003         bool shuffle;
2004
2005         flags &= gfp_allowed_mask;
2006
2007         flags |= s->allocflags;
2008
2009         /*
2010          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
2011          * so we fall-back to the minimum order allocation.
2012          */
2013         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
2014         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
2015                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_RECLAIM;
2016
2017         slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
2018         if (unlikely(!slab)) {
2019                 oo = s->min;
2020                 alloc_gfp = flags;
2021                 /*
2022                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
2023                  * Try a lower order alloc if possible
2024                  */
2025                 slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
2026                 if (unlikely(!slab))
2027                         return NULL;
2028                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
2029         }
2030
2031         slab->objects = oo_objects(oo);
2032         slab->inuse = 0;
2033         slab->frozen = 0;
2034
2035         account_slab(slab, oo_order(oo), s, flags);
2036
2037         slab->slab_cache = s;
2038
2039         kasan_poison_slab(slab);
2040
2041         start = slab_address(slab);
2042
2043         setup_slab_debug(s, slab, start);
2044
2045         shuffle = shuffle_freelist(s, slab);
2046
2047         if (!shuffle) {
2048                 start = fixup_red_left(s, start);
2049                 start = setup_object(s, start);
2050                 slab->freelist = start;
2051                 for (idx = 0, p = start; idx < slab->objects - 1; idx++) {
2052                         next = p + s->size;
2053                         next = setup_object(s, next);
2054                         set_freepointer(s, p, next);
2055                         p = next;
2056                 }
2057                 set_freepointer(s, p, NULL);
2058         }
2059
2060         return slab;
2061 }
2062
2063 static struct slab *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
2064 {
2065         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2066                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2067
2068         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2069
2070         return allocate_slab(s,
2071                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
2072 }
2073
2074 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2075 {
2076         struct folio *folio = slab_folio(slab);
2077         int order = folio_order(folio);
2078         int pages = 1 << order;
2079
2080         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
2081         folio->mapping = NULL;
2082         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
2083         smp_wmb();
2084         __folio_clear_slab(folio);
2085         mm_account_reclaimed_pages(pages);
2086         unaccount_slab(slab, order, s);
2087         __free_pages(&folio->page, order);
2088 }
2089
2090 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2091 {
2092         struct slab *slab = container_of(h, struct slab, rcu_head);
2093
2094         __free_slab(slab->slab_cache, slab);
2095 }
2096
2097 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2098 {
2099         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
2100                 void *p;
2101
2102                 slab_pad_check(s, slab);
2103                 for_each_object(p, s, slab_address(slab), slab->objects)
2104                         check_object(s, slab, p, SLUB_RED_INACTIVE);
2105         }
2106
2107         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2108                 call_rcu(&slab->rcu_head, rcu_free_slab);
2109         else
2110                 __free_slab(s, slab);
2111 }
2112
2113 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2114 {
2115         dec_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
2116         free_slab(s, slab);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Management of partially allocated slabs.
2121  */
2122 static inline void
2123 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int tail)
2124 {
2125         n->nr_partial++;
2126         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2127                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->partial);
2128         else
2129                 list_add(&slab->slab_list, &n->partial);
2130 }
2131
2132 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2133                                 struct slab *slab, int tail)
2134 {
2135         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2136         __add_partial(n, slab, tail);
2137 }
2138
2139 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2140                                         struct slab *slab)
2141 {
2142         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2143         list_del(&slab->slab_list);
2144         n->nr_partial--;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * Called only for kmem_cache_debug() caches instead of acquire_slab(), with a
2149  * slab from the n->partial list. Remove only a single object from the slab, do
2150  * the alloc_debug_processing() checks and leave the slab on the list, or move
2151  * it to full list if it was the last free object.
2152  */
2153 static void *alloc_single_from_partial(struct kmem_cache *s,
2154                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int orig_size)
2155 {
2156         void *object;
2157
2158         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2159
2160         object = slab->freelist;
2161         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2162         slab->inuse++;
2163
2164         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size)) {
2165                 remove_partial(n, slab);
2166                 return NULL;
2167         }
2168
2169         if (slab->inuse == slab->objects) {
2170                 remove_partial(n, slab);
2171                 add_full(s, n, slab);
2172         }
2173
2174         return object;
2175 }
2176
2177 /*
2178  * Called only for kmem_cache_debug() caches to allocate from a freshly
2179  * allocated slab. Allocate a single object instead of whole freelist
2180  * and put the slab to the partial (or full) list.
2181  */
2182 static void *alloc_single_from_new_slab(struct kmem_cache *s,
2183                                         struct slab *slab, int orig_size)
2184 {
2185         int nid = slab_nid(slab);
2186         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, nid);
2187         unsigned long flags;
2188         void *object;
2189
2190
2191         object = slab->freelist;
2192         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2193         slab->inuse = 1;
2194
2195         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size))
2196                 /*
2197                  * It's not really expected that this would fail on a
2198                  * freshly allocated slab, but a concurrent memory
2199                  * corruption in theory could cause that.
2200                  */
2201                 return NULL;
2202
2203         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2204
2205         if (slab->inuse == slab->objects)
2206                 add_full(s, n, slab);
2207         else
2208                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2209
2210         inc_slabs_node(s, nid, slab->objects);
2211         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2212
2213         return object;
2214 }
2215
2216 /*
2217  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2218  * return the pointer to the freelist.
2219  *
2220  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2221  */
2222 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2223                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2224                 int mode)
2225 {
2226         void *freelist;
2227         unsigned long counters;
2228         struct slab new;
2229
2230         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2231
2232         /*
2233          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2234          * The old freelist is the list of objects for the
2235          * per cpu allocation list.
2236          */
2237         freelist = slab->freelist;
2238         counters = slab->counters;
2239         new.counters = counters;
2240         if (mode) {
2241                 new.inuse = slab->objects;
2242                 new.freelist = NULL;
2243         } else {
2244                 new.freelist = freelist;
2245         }
2246
2247         VM_BUG_ON(new.frozen);
2248         new.frozen = 1;
2249
2250         if (!__slab_update_freelist(s, slab,
2251                         freelist, counters,
2252                         new.freelist, new.counters,
2253                         "acquire_slab"))
2254                 return NULL;
2255
2256         remove_partial(n, slab);
2257         WARN_ON(!freelist);
2258         return freelist;
2259 }
2260
2261 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2262 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain);
2263 #else
2264 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2265                                    int drain) { }
2266 #endif
2267 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags);
2268
2269 /*
2270  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2271  */
2272 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2273                               struct partial_context *pc)
2274 {
2275         struct slab *slab, *slab2;
2276         void *object = NULL;
2277         unsigned long flags;
2278         unsigned int partial_slabs = 0;
2279
2280         /*
2281          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2282          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2283          * partial slab and there is none available then get_partial()
2284          * will return NULL.
2285          */
2286         if (!n || !n->nr_partial)
2287                 return NULL;
2288
2289         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2290         list_for_each_entry_safe(slab, slab2, &n->partial, slab_list) {
2291                 void *t;
2292
2293                 if (!pfmemalloc_match(slab, pc->flags))
2294                         continue;
2295
2296                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
2297                         object = alloc_single_from_partial(s, n, slab,
2298                                                         pc->orig_size);
2299                         if (object)
2300                                 break;
2301                         continue;
2302                 }
2303
2304                 t = acquire_slab(s, n, slab, object == NULL);
2305                 if (!t)
2306                         break;
2307
2308                 if (!object) {
2309                         *pc->slab = slab;
2310                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2311                         object = t;
2312                 } else {
2313                         put_cpu_partial(s, slab, 0);
2314                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2315                         partial_slabs++;
2316                 }
2317 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2318                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2319                         || partial_slabs > s->cpu_partial_slabs / 2)
2320                         break;
2321 #else
2322                 break;
2323 #endif
2324
2325         }
2326         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2327         return object;
2328 }
2329
2330 /*
2331  * Get a slab from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2332  */
2333 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, struct partial_context *pc)
2334 {
2335 #ifdef CONFIG_NUMA
2336         struct zonelist *zonelist;
2337         struct zoneref *z;
2338         struct zone *zone;
2339         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(pc->flags);
2340         void *object;
2341         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2342
2343         /*
2344          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2345          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2346          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2347          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2348          *
2349          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2350          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2351          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2352          * from other nodes and filled up.
2353          *
2354          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2355          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2356          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2357          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2358          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2359          * with available objects.
2360          */
2361         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2362                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2363                 return NULL;
2364
2365         do {
2366                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2367                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), pc->flags);
2368                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2369                         struct kmem_cache_node *n;
2370
2371                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2372
2373                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, pc->flags) &&
2374                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2375                                 object = get_partial_node(s, n, pc);
2376                                 if (object) {
2377                                         /*
2378                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2379                                          * here - if mems_allowed was updated in
2380                                          * parallel, that was a harmless race
2381                                          * between allocation and the cpuset
2382                                          * update
2383                                          */
2384                                         return object;
2385                                 }
2386                         }
2387                 }
2388         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2389 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2390         return NULL;
2391 }
2392
2393 /*
2394  * Get a partial slab, lock it and return it.
2395  */
2396 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, int node, struct partial_context *pc)
2397 {
2398         void *object;
2399         int searchnode = node;
2400
2401         if (node == NUMA_NO_NODE)
2402                 searchnode = numa_mem_id();
2403
2404         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), pc);
2405         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2406                 return object;
2407
2408         return get_any_partial(s, pc);
2409 }
2410
2411 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
2412
2413 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2414 /*
2415  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2416  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2417  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2418  */
2419 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2420 #else
2421 /*
2422  * No preemption supported therefore also no need to check for
2423  * different cpus.
2424  */
2425 #define TID_STEP 1
2426 #endif /* CONFIG_PREEMPTION */
2427
2428 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2429 {
2430         return tid + TID_STEP;
2431 }
2432
2433 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2434 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2435 {
2436         return tid % TID_STEP;
2437 }
2438
2439 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2440 {
2441         return tid / TID_STEP;
2442 }
2443 #endif
2444
2445 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2446 {
2447         return cpu;
2448 }
2449
2450 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2451                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2452 {
2453 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2454         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2455
2456         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2457
2458 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2459         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2460                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2461                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2462         else
2463 #endif
2464         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2465                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2466                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2467         else
2468                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2469                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2470 #endif
2471         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2472 }
2473
2474 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2475 {
2476         int cpu;
2477         struct kmem_cache_cpu *c;
2478
2479         for_each_possible_cpu(cpu) {
2480                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2481                 local_lock_init(&c->lock);
2482                 c->tid = init_tid(cpu);
2483         }
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with slab's freelist,
2488  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2489  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2490  * by the caller.
2491  */
2492 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2493                             void *freelist)
2494 {
2495         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FREE, M_FULL_NOLIST };
2496         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
2497         int free_delta = 0;
2498         enum slab_modes mode = M_NONE;
2499         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2500         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2501         unsigned long flags = 0;
2502         struct slab new;
2503         struct slab old;
2504
2505         if (slab->freelist) {
2506                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2507                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2508         }
2509
2510         /*
2511          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2512          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2513          */
2514         freelist_tail = NULL;
2515         freelist_iter = freelist;
2516         while (freelist_iter) {
2517                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2518
2519                 /*
2520                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2521                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2522                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2523                  */
2524                 if (freelist_corrupted(s, slab, &freelist_iter, nextfree))
2525                         break;
2526
2527                 freelist_tail = freelist_iter;
2528                 free_delta++;
2529
2530                 freelist_iter = nextfree;
2531         }
2532
2533         /*
2534          * Stage two: Unfreeze the slab while splicing the per-cpu
2535          * freelist to the head of slab's freelist.
2536          *
2537          * Ensure that the slab is unfrozen while the list presence
2538          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2539          *
2540          * We first perform cmpxchg holding lock and insert to list
2541          * when it succeed. If there is mismatch then the slab is not
2542          * unfrozen and number of objects in the slab may have changed.
2543          * Then release lock and retry cmpxchg again.
2544          */
2545 redo:
2546
2547         old.freelist = READ_ONCE(slab->freelist);
2548         old.counters = READ_ONCE(slab->counters);
2549         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2550
2551         /* Determine target state of the slab */
2552         new.counters = old.counters;
2553         if (freelist_tail) {
2554                 new.inuse -= free_delta;
2555                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2556                 new.freelist = freelist;
2557         } else
2558                 new.freelist = old.freelist;
2559
2560         new.frozen = 0;
2561
2562         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial) {
2563                 mode = M_FREE;
2564         } else if (new.freelist) {
2565                 mode = M_PARTIAL;
2566                 /*
2567                  * Taking the spinlock removes the possibility that
2568                  * acquire_slab() will see a slab that is frozen
2569                  */
2570                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2571         } else {
2572                 mode = M_FULL_NOLIST;
2573         }
2574
2575
2576         if (!slab_update_freelist(s, slab,
2577                                 old.freelist, old.counters,
2578                                 new.freelist, new.counters,
2579                                 "unfreezing slab")) {
2580                 if (mode == M_PARTIAL)
2581                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2582                 goto redo;
2583         }
2584
2585
2586         if (mode == M_PARTIAL) {
2587                 add_partial(n, slab, tail);
2588                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2589                 stat(s, tail);
2590         } else if (mode == M_FREE) {
2591                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2592                 discard_slab(s, slab);
2593                 stat(s, FREE_SLAB);
2594         } else if (mode == M_FULL_NOLIST) {
2595                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2596         }
2597 }
2598
2599 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2600 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct slab *partial_slab)
2601 {
2602         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2603         struct slab *slab, *slab_to_discard = NULL;
2604         unsigned long flags = 0;
2605
2606         while (partial_slab) {
2607                 struct slab new;
2608                 struct slab old;
2609
2610                 slab = partial_slab;
2611                 partial_slab = slab->next;
2612
2613                 n2 = get_node(s, slab_nid(slab));
2614                 if (n != n2) {
2615                         if (n)
2616                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2617
2618                         n = n2;
2619                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2620                 }
2621
2622                 do {
2623
2624                         old.freelist = slab->freelist;
2625                         old.counters = slab->counters;
2626                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2627
2628                         new.counters = old.counters;
2629                         new.freelist = old.freelist;
2630
2631                         new.frozen = 0;
2632
2633                 } while (!__slab_update_freelist(s, slab,
2634                                 old.freelist, old.counters,
2635                                 new.freelist, new.counters,
2636                                 "unfreezing slab"));
2637
2638                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2639                         slab->next = slab_to_discard;
2640                         slab_to_discard = slab;
2641                 } else {
2642                         add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2643                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2644                 }
2645         }
2646
2647         if (n)
2648                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2649
2650         while (slab_to_discard) {
2651                 slab = slab_to_discard;
2652                 slab_to_discard = slab_to_discard->next;
2653
2654                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2655                 discard_slab(s, slab);
2656                 stat(s, FREE_SLAB);
2657         }
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2662  */
2663 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2664 {
2665         struct slab *partial_slab;
2666         unsigned long flags;
2667
2668         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2669         partial_slab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2670         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2671         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2672
2673         if (partial_slab)
2674                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2675 }
2676
2677 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2678                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2679 {
2680         struct slab *partial_slab;
2681
2682         partial_slab = slub_percpu_partial(c);
2683         c->partial = NULL;
2684
2685         if (partial_slab)
2686                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Put a slab that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2691  * partial slab slot if available.
2692  *
2693  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2694  * per node partial list.
2695  */
2696 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain)
2697 {
2698         struct slab *oldslab;
2699         struct slab *slab_to_unfreeze = NULL;
2700         unsigned long flags;
2701         int slabs = 0;
2702
2703         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2704
2705         oldslab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2706
2707         if (oldslab) {
2708                 if (drain && oldslab->slabs >= s->cpu_partial_slabs) {
2709                         /*
2710                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2711                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2712                          * outside of the critical section.
2713                          */
2714                         slab_to_unfreeze = oldslab;
2715                         oldslab = NULL;
2716                 } else {
2717                         slabs = oldslab->slabs;
2718                 }
2719         }
2720
2721         slabs++;
2722
2723         slab->slabs = slabs;
2724         slab->next = oldslab;
2725
2726         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, slab);
2727
2728         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2729
2730         if (slab_to_unfreeze) {
2731                 __unfreeze_partials(s, slab_to_unfreeze);
2732                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2733         }
2734 }
2735
2736 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2737
2738 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2739 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2740                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2741
2742 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2743
2744 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2745 {
2746         unsigned long flags;
2747         struct slab *slab;
2748         void *freelist;
2749
2750         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2751
2752         slab = c->slab;
2753         freelist = c->freelist;
2754
2755         c->slab = NULL;
2756         c->freelist = NULL;
2757         c->tid = next_tid(c->tid);
2758
2759         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2760
2761         if (slab) {
2762                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2763                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2764         }
2765 }
2766
2767 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2768 {
2769         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2770         void *freelist = c->freelist;
2771         struct slab *slab = c->slab;
2772
2773         c->slab = NULL;
2774         c->freelist = NULL;
2775         c->tid = next_tid(c->tid);
2776
2777         if (slab) {
2778                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2779                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2780         }
2781
2782         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2783 }
2784
2785 struct slub_flush_work {
2786         struct work_struct work;
2787         struct kmem_cache *s;
2788         bool skip;
2789 };
2790
2791 /*
2792  * Flush cpu slab.
2793  *
2794  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2795  */
2796 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2797 {
2798         struct kmem_cache *s;
2799         struct kmem_cache_cpu *c;
2800         struct slub_flush_work *sfw;
2801
2802         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2803
2804         s = sfw->s;
2805         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2806
2807         if (c->slab)
2808                 flush_slab(s, c);
2809
2810         unfreeze_partials(s);
2811 }
2812
2813 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2814 {
2815         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2816
2817         return c->slab || slub_percpu_partial(c);
2818 }
2819
2820 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2821 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2822
2823 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2824 {
2825         struct slub_flush_work *sfw;
2826         unsigned int cpu;
2827
2828         lockdep_assert_cpus_held();
2829         mutex_lock(&flush_lock);
2830
2831         for_each_online_cpu(cpu) {
2832                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2833                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2834                         sfw->skip = true;
2835                         continue;
2836                 }
2837                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2838                 sfw->skip = false;
2839                 sfw->s = s;
2840                 queue_work_on(cpu, flushwq, &sfw->work);
2841         }
2842
2843         for_each_online_cpu(cpu) {
2844                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2845                 if (sfw->skip)
2846                         continue;
2847                 flush_work(&sfw->work);
2848         }
2849
2850         mutex_unlock(&flush_lock);
2851 }
2852
2853 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2854 {
2855         cpus_read_lock();
2856         flush_all_cpus_locked(s);
2857         cpus_read_unlock();
2858 }
2859
2860 /*
2861  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2862  * necessary.
2863  */
2864 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2865 {
2866         struct kmem_cache *s;
2867
2868         mutex_lock(&slab_mutex);
2869         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2870                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2871         mutex_unlock(&slab_mutex);
2872         return 0;
2873 }
2874
2875 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
2876 static inline void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s) { }
2877 static inline void flush_all(struct kmem_cache *s) { }
2878 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu) { }
2879 static inline int slub_cpu_dead(unsigned int cpu) { return 0; }
2880 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
2881
2882 /*
2883  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2884  * locality expectations.
2885  */
2886 static inline int node_match(struct slab *slab, int node)
2887 {
2888 #ifdef CONFIG_NUMA
2889         if (node != NUMA_NO_NODE && slab_nid(slab) != node)
2890                 return 0;
2891 #endif
2892         return 1;
2893 }
2894
2895 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2896 static int count_free(struct slab *slab)
2897 {
2898         return slab->objects - slab->inuse;
2899 }
2900
2901 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2902 {
2903         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2904 }
2905
2906 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
2907 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
2908         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
2909         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle)
2910 {
2911         bool checks_ok = false;
2912         void *object = head;
2913         int cnt = 0;
2914
2915         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2916                 if (!check_slab(s, slab))
2917                         goto out;
2918         }
2919
2920         if (slab->inuse < *bulk_cnt) {
2921                 slab_err(s, slab, "Slab has %d allocated objects but %d are to be freed\n",
2922                          slab->inuse, *bulk_cnt);
2923                 goto out;
2924         }
2925
2926 next_object:
2927
2928         if (++cnt > *bulk_cnt)
2929                 goto out_cnt;
2930
2931         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2932                 if (!free_consistency_checks(s, slab, object, addr))
2933                         goto out;
2934         }
2935
2936         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
2937                 set_track_update(s, object, TRACK_FREE, addr, handle);
2938         trace(s, slab, object, 0);
2939         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
2940         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
2941
2942         /* Reached end of constructed freelist yet? */
2943         if (object != tail) {
2944                 object = get_freepointer(s, object);
2945                 goto next_object;
2946         }
2947         checks_ok = true;
2948
2949 out_cnt:
2950         if (cnt != *bulk_cnt) {
2951                 slab_err(s, slab, "Bulk free expected %d objects but found %d\n",
2952                          *bulk_cnt, cnt);
2953                 *bulk_cnt = cnt;
2954         }
2955
2956 out:
2957
2958         if (!checks_ok)
2959                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
2960
2961         return checks_ok;
2962 }
2963 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2964
2965 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(SLAB_SUPPORTS_SYSFS)
2966 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2967                                         int (*get_count)(struct slab *))
2968 {
2969         unsigned long flags;
2970         unsigned long x = 0;
2971         struct slab *slab;
2972
2973         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2974         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
2975                 x += get_count(slab);
2976         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2977         return x;
2978 }
2979 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
2980
2981 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2982 static noinline void
2983 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2984 {
2985         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2986                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2987         int node;
2988         struct kmem_cache_node *n;
2989
2990         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2991                 return;
2992
2993         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2994                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2995         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2996                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2997                 oo_order(s->min));
2998
2999         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
3000                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
3001                         s->name);
3002
3003         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3004                 unsigned long nr_slabs;
3005                 unsigned long nr_objs;
3006                 unsigned long nr_free;
3007
3008                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
3009                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
3010                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
3011
3012                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
3013                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
3014         }
3015 }
3016 #else /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
3017 static inline void
3018 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid) { }
3019 #endif
3020
3021 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags)
3022 {
3023         if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab)))
3024                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
3025
3026         return true;
3027 }
3028
3029 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3030 static inline bool
3031 __update_cpu_freelist_fast(struct kmem_cache *s,
3032                            void *freelist_old, void *freelist_new,
3033                            unsigned long tid)
3034 {
3035         freelist_aba_t old = { .freelist = freelist_old, .counter = tid };
3036         freelist_aba_t new = { .freelist = freelist_new, .counter = next_tid(tid) };
3037
3038         return this_cpu_try_cmpxchg_freelist(s->cpu_slab->freelist_tid.full,
3039                                              &old.full, new.full);
3040 }
3041
3042 /*
3043  * Check the slab->freelist and either transfer the freelist to the
3044  * per cpu freelist or deactivate the slab.
3045  *
3046  * The slab is still frozen if the return value is not NULL.
3047  *
3048  * If this function returns NULL then the slab has been unfrozen.
3049  */
3050 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
3051 {
3052         struct slab new;
3053         unsigned long counters;
3054         void *freelist;
3055
3056         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3057
3058         do {
3059                 freelist = slab->freelist;
3060                 counters = slab->counters;
3061
3062                 new.counters = counters;
3063                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
3064
3065                 new.inuse = slab->objects;
3066                 new.frozen = freelist != NULL;
3067
3068         } while (!__slab_update_freelist(s, slab,
3069                 freelist, counters,
3070                 NULL, new.counters,
3071                 "get_freelist"));
3072
3073         return freelist;
3074 }
3075
3076 /*
3077  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
3078  * debugging duties.
3079  *
3080  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
3081  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
3082  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
3083  *
3084  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
3085  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
3086  * rest of the freelist to the lockless freelist.
3087  *
3088  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
3089  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
3090  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
3091  *
3092  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
3093  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
3094  */
3095 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3096                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3097 {
3098         void *freelist;
3099         struct slab *slab;
3100         unsigned long flags;
3101         struct partial_context pc;
3102
3103         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
3104
3105 reread_slab:
3106
3107         slab = READ_ONCE(c->slab);
3108         if (!slab) {
3109                 /*
3110                  * if the node is not online or has no normal memory, just
3111                  * ignore the node constraint
3112                  */
3113                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
3114                              !node_isset(node, slab_nodes)))
3115                         node = NUMA_NO_NODE;
3116                 goto new_slab;
3117         }
3118 redo:
3119
3120         if (unlikely(!node_match(slab, node))) {
3121                 /*
3122                  * same as above but node_match() being false already
3123                  * implies node != NUMA_NO_NODE
3124                  */
3125                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
3126                         node = NUMA_NO_NODE;
3127                 } else {
3128                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
3129                         goto deactivate_slab;
3130                 }
3131         }
3132
3133         /*
3134          * By rights, we should be searching for a slab page that was
3135          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
3136          * information when the page leaves the per-cpu allocator
3137          */
3138         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags)))
3139                 goto deactivate_slab;
3140
3141         /* must check again c->slab in case we got preempted and it changed */
3142         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3143         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3144                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3145                 goto reread_slab;
3146         }
3147         freelist = c->freelist;
3148         if (freelist)
3149                 goto load_freelist;
3150
3151         freelist = get_freelist(s, slab);
3152
3153         if (!freelist) {
3154                 c->slab = NULL;
3155                 c->tid = next_tid(c->tid);
3156                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3157                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
3158                 goto new_slab;
3159         }
3160
3161         stat(s, ALLOC_REFILL);
3162
3163 load_freelist:
3164
3165         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3166
3167         /*
3168          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
3169          * slab is pointing to the slab from which the objects are obtained.
3170          * That slab must be frozen for per cpu allocations to work.
3171          */
3172         VM_BUG_ON(!c->slab->frozen);
3173         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
3174         c->tid = next_tid(c->tid);
3175         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3176         return freelist;
3177
3178 deactivate_slab:
3179
3180         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3181         if (slab != c->slab) {
3182                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3183                 goto reread_slab;
3184         }
3185         freelist = c->freelist;
3186         c->slab = NULL;
3187         c->freelist = NULL;
3188         c->tid = next_tid(c->tid);
3189         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3190         deactivate_slab(s, slab, freelist);
3191
3192 new_slab:
3193
3194         if (slub_percpu_partial(c)) {
3195                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3196                 if (unlikely(c->slab)) {
3197                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3198                         goto reread_slab;
3199                 }
3200                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
3201                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3202                         /* we were preempted and partial list got empty */
3203                         goto new_objects;
3204                 }
3205
3206                 slab = c->slab = slub_percpu_partial(c);
3207                 slub_set_percpu_partial(c, slab);
3208                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3209                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
3210                 goto redo;
3211         }
3212
3213 new_objects:
3214
3215         pc.flags = gfpflags;
3216         pc.slab = &slab;
3217         pc.orig_size = orig_size;
3218         freelist = get_partial(s, node, &pc);
3219         if (freelist)
3220                 goto check_new_slab;
3221
3222         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3223         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3224         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3225
3226         if (unlikely(!slab)) {
3227                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3228                 return NULL;
3229         }
3230
3231         stat(s, ALLOC_SLAB);
3232
3233         if (kmem_cache_debug(s)) {
3234                 freelist = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3235
3236                 if (unlikely(!freelist))
3237                         goto new_objects;
3238
3239                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3240                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3241
3242                 return freelist;
3243         }
3244
3245         /*
3246          * No other reference to the slab yet so we can
3247          * muck around with it freely without cmpxchg
3248          */
3249         freelist = slab->freelist;
3250         slab->freelist = NULL;
3251         slab->inuse = slab->objects;
3252         slab->frozen = 1;
3253
3254         inc_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
3255
3256 check_new_slab:
3257
3258         if (kmem_cache_debug(s)) {
3259                 /*
3260                  * For debug caches here we had to go through
3261                  * alloc_single_from_partial() so just store the tracking info
3262                  * and return the object
3263                  */
3264                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3265                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3266
3267                 return freelist;
3268         }
3269
3270         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags))) {
3271                 /*
3272                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3273                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3274                  */
3275                 deactivate_slab(s, slab, get_freepointer(s, freelist));
3276                 return freelist;
3277         }
3278
3279 retry_load_slab:
3280
3281         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3282         if (unlikely(c->slab)) {
3283                 void *flush_freelist = c->freelist;
3284                 struct slab *flush_slab = c->slab;
3285
3286                 c->slab = NULL;
3287                 c->freelist = NULL;
3288                 c->tid = next_tid(c->tid);
3289
3290                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3291
3292                 deactivate_slab(s, flush_slab, flush_freelist);
3293
3294                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3295
3296                 goto retry_load_slab;
3297         }
3298         c->slab = slab;
3299
3300         goto load_freelist;
3301 }
3302
3303 /*
3304  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3305  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3306  * pointer.
3307  */
3308 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3309                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3310 {
3311         void *p;
3312
3313 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3314         /*
3315          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3316          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3317          * pointer.
3318          */
3319         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3320 #endif
3321
3322         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3323 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3324         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3325 #endif
3326         return p;
3327 }
3328
3329 static __always_inline void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3330                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3331 {
3332         struct kmem_cache_cpu *c;
3333         struct slab *slab;
3334         unsigned long tid;
3335         void *object;
3336
3337 redo:
3338         /*
3339          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3340          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3341          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3342          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3343          *
3344          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3345          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3346          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3347          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3348          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3349          */
3350         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3351         tid = READ_ONCE(c->tid);
3352
3353         /*
3354          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3355          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3356          * on c to guarantee that object and slab associated with previous tid
3357          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3358          * slab could be one associated with next tid and our alloc/free
3359          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3360          */
3361         barrier();
3362
3363         /*
3364          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3365          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3366          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3367          * linked list in between.
3368          */
3369
3370         object = c->freelist;
3371         slab = c->slab;
3372
3373         if (!USE_LOCKLESS_FAST_PATH() ||
3374             unlikely(!object || !slab || !node_match(slab, node))) {
3375                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3376         } else {
3377                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3378
3379                 /*
3380                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3381                  * operation and if we are on the right processor.
3382                  *
3383                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3384                  * semantics!)
3385                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3386                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3387                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3388                  *
3389                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3390                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3391                  * other cpus.
3392                  */
3393                 if (unlikely(!__update_cpu_freelist_fast(s, object, next_object, tid))) {
3394                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3395                         goto redo;
3396                 }
3397                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3398                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3399         }
3400
3401         return object;
3402 }
3403 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3404 static void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3405                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3406 {
3407         struct partial_context pc;
3408         struct slab *slab;
3409         void *object;
3410
3411         pc.flags = gfpflags;
3412         pc.slab = &slab;
3413         pc.orig_size = orig_size;
3414         object = get_partial(s, node, &pc);
3415
3416         if (object)
3417                 return object;
3418
3419         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3420         if (unlikely(!slab)) {
3421                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3422                 return NULL;
3423         }
3424
3425         object = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3426
3427         return object;
3428 }
3429 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3430
3431 /*
3432  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3433  * zeroing out freelist pointer.
3434  */
3435 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3436                                                    void *obj)
3437 {
3438         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3439                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3440                         0, sizeof(void *));
3441 }
3442
3443 /*
3444  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3445  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3446  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3447  *
3448  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3449  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3450  *
3451  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3452  */
3453 static __fastpath_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3454                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3455 {
3456         void *object;
3457         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3458         bool init = false;
3459
3460         s = slab_pre_alloc_hook(s, lru, &objcg, 1, gfpflags);
3461         if (!s)
3462                 return NULL;
3463
3464         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3465         if (unlikely(object))
3466                 goto out;
3467
3468         object = __slab_alloc_node(s, gfpflags, node, addr, orig_size);
3469
3470         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3471         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3472
3473 out:
3474         /*
3475          * When init equals 'true', like for kzalloc() family, only
3476          * @orig_size bytes might be zeroed instead of s->object_size
3477          */
3478         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init, orig_size);
3479
3480         return object;
3481 }
3482
3483 static __fastpath_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3484                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3485 {
3486         return slab_alloc_node(s, lru, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3487 }
3488
3489 static __fastpath_inline
3490 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3491                              gfp_t gfpflags)
3492 {
3493         void *ret = slab_alloc(s, lru, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3494
3495         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, NUMA_NO_NODE);
3496
3497         return ret;
3498 }
3499
3500 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3501 {
3502         return __kmem_cache_alloc_lru(s, NULL, gfpflags);
3503 }
3504 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3505
3506 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3507                            gfp_t gfpflags)
3508 {
3509         return __kmem_cache_alloc_lru(s, lru, gfpflags);
3510 }
3511 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3512
3513 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
3514                               int node, size_t orig_size,
3515                               unsigned long caller)
3516 {
3517         return slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node,
3518                                caller, orig_size);
3519 }
3520
3521 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3522 {
3523         void *ret = slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3524
3525         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, node);
3526
3527         return ret;
3528 }
3529 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3530
3531 static noinline void free_to_partial_list(
3532         struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3533         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
3534         unsigned long addr)
3535 {
3536         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
3537         struct slab *slab_free = NULL;
3538         int cnt = bulk_cnt;
3539         unsigned long flags;
3540         depot_stack_handle_t handle = 0;
3541
3542         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3543                 handle = set_track_prepare();
3544
3545         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3546
3547         if (free_debug_processing(s, slab, head, tail, &cnt, addr, handle)) {
3548                 void *prior = slab->freelist;
3549
3550                 /* Perform the actual freeing while we still hold the locks */
3551                 slab->inuse -= cnt;
3552                 set_freepointer(s, tail, prior);
3553                 slab->freelist = head;
3554
3555                 /*
3556                  * If the slab is empty, and node's partial list is full,
3557                  * it should be discarded anyway no matter it's on full or
3558                  * partial list.
3559                  */
3560                 if (slab->inuse == 0 && n->nr_partial >= s->min_partial)
3561                         slab_free = slab;
3562
3563                 if (!prior) {
3564                         /* was on full list */
3565                         remove_full(s, n, slab);
3566                         if (!slab_free) {
3567                                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3568                                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3569                         }
3570                 } else if (slab_free) {
3571                         remove_partial(n, slab);
3572                         stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3573                 }
3574         }
3575
3576         if (slab_free) {
3577                 /*
3578                  * Update the counters while still holding n->list_lock to
3579                  * prevent spurious validation warnings
3580                  */
3581                 dec_slabs_node(s, slab_nid(slab_free), slab_free->objects);
3582         }
3583
3584         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3585
3586         if (slab_free) {
3587                 stat(s, FREE_SLAB);
3588                 free_slab(s, slab_free);
3589         }
3590 }
3591
3592 /*
3593  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3594  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3595  *
3596  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3597  * lock and free the item. If there is no additional partial slab
3598  * handling required then we can return immediately.
3599  */
3600 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3601                         void *head, void *tail, int cnt,
3602                         unsigned long addr)
3603
3604 {
3605         void *prior;
3606         int was_frozen;
3607         struct slab new;
3608         unsigned long counters;
3609         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3610         unsigned long flags;
3611
3612         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3613
3614         if (kfence_free(head))
3615                 return;
3616
3617         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
3618                 free_to_partial_list(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3619                 return;
3620         }
3621
3622         do {
3623                 if (unlikely(n)) {
3624                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3625                         n = NULL;
3626                 }
3627                 prior = slab->freelist;
3628                 counters = slab->counters;
3629                 set_freepointer(s, tail, prior);
3630                 new.counters = counters;
3631                 was_frozen = new.frozen;
3632                 new.inuse -= cnt;
3633                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3634
3635                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3636
3637                                 /*
3638                                  * Slab was on no list before and will be
3639                                  * partially empty
3640                                  * We can defer the list move and instead
3641                                  * freeze it.
3642                                  */
3643                                 new.frozen = 1;
3644
3645                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3646
3647                                 n = get_node(s, slab_nid(slab));
3648                                 /*
3649                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3650                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3651                                  * drop the list_lock without any processing.
3652                                  *
3653                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3654                                  * other processors updating the list of slabs.
3655                                  */
3656                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3657
3658                         }
3659                 }
3660
3661         } while (!slab_update_freelist(s, slab,
3662                 prior, counters,
3663                 head, new.counters,
3664                 "__slab_free"));
3665
3666         if (likely(!n)) {
3667
3668                 if (likely(was_frozen)) {
3669                         /*
3670                          * The list lock was not taken therefore no list
3671                          * activity can be necessary.
3672                          */
3673                         stat(s, FREE_FROZEN);
3674                 } else if (new.frozen) {
3675                         /*
3676                          * If we just froze the slab then put it onto the
3677                          * per cpu partial list.
3678                          */
3679                         put_cpu_partial(s, slab, 1);
3680                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3681                 }
3682
3683                 return;
3684         }
3685
3686         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3687                 goto slab_empty;
3688
3689         /*
3690          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3691          * then add it.
3692          */
3693         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3694                 remove_full(s, n, slab);
3695                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3696                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3697         }
3698         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3699         return;
3700
3701 slab_empty:
3702         if (prior) {
3703                 /*
3704                  * Slab on the partial list.
3705                  */
3706                 remove_partial(n, slab);
3707                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3708         } else {
3709                 /* Slab must be on the full list */
3710                 remove_full(s, n, slab);
3711         }
3712
3713         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3714         stat(s, FREE_SLAB);
3715         discard_slab(s, slab);
3716 }
3717
3718 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3719 /*
3720  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3721  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3722  *
3723  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3724  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3725  * the item before.
3726  *
3727  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3728  * with all sorts of special processing.
3729  *
3730  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3731  * same slab) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3732  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3733  */
3734 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3735                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3736                                 int cnt, unsigned long addr)
3737 {
3738         void *tail_obj = tail ? : head;
3739         struct kmem_cache_cpu *c;
3740         unsigned long tid;
3741         void **freelist;
3742
3743 redo:
3744         /*
3745          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3746          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3747          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3748          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3749          */
3750         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3751         tid = READ_ONCE(c->tid);
3752
3753         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3754         barrier();
3755
3756         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3757                 __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3758                 return;
3759         }
3760
3761         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH()) {
3762                 freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3763
3764                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3765
3766                 if (unlikely(!__update_cpu_freelist_fast(s, freelist, head, tid))) {
3767                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3768                         goto redo;
3769                 }
3770         } else {
3771                 /* Update the free list under the local lock */
3772                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3773                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3774                 if (unlikely(slab != c->slab)) {
3775                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3776                         goto redo;
3777                 }
3778                 tid = c->tid;
3779                 freelist = c->freelist;
3780
3781                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3782                 c->freelist = head;
3783                 c->tid = next_tid(tid);
3784
3785                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3786         }
3787         stat(s, FREE_FASTPATH);
3788 }
3789 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3790 static void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3791                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3792                                 int cnt, unsigned long addr)
3793 {
3794         void *tail_obj = tail ? : head;
3795
3796         __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3797 }
3798 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3799
3800 static __fastpath_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3801                                       void *head, void *tail, void **p, int cnt,
3802                                       unsigned long addr)
3803 {
3804         memcg_slab_free_hook(s, slab, p, cnt);
3805         /*
3806          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3807          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3808          */
3809         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3810                 do_slab_free(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3811 }
3812
3813 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3814 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3815 {
3816         do_slab_free(cache, virt_to_slab(x), x, NULL, 1, addr);
3817 }
3818 #endif
3819
3820 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x, unsigned long caller)
3821 {
3822         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, caller);
3823 }
3824
3825 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3826 {
3827         s = cache_from_obj(s, x);
3828         if (!s)
3829                 return;
3830         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s);
3831         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, _RET_IP_);
3832 }
3833 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3834
3835 struct detached_freelist {
3836         struct slab *slab;
3837         void *tail;
3838         void *freelist;
3839         int cnt;
3840         struct kmem_cache *s;
3841 };
3842
3843 /*
3844  * This function progressively scans the array with free objects (with
3845  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3846  * slab.  It builds a detached freelist directly within the given
3847  * slab/objects.  This can happen without any need for
3848  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3849  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3850  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3851  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3852  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3853  * to performance reasons.
3854  */
3855 static inline
3856 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3857                             void **p, struct detached_freelist *df)
3858 {
3859         int lookahead = 3;
3860         void *object;
3861         struct folio *folio;
3862         size_t same;
3863
3864         object = p[--size];
3865         folio = virt_to_folio(object);
3866         if (!s) {
3867                 /* Handle kalloc'ed objects */
3868                 if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
3869                         free_large_kmalloc(folio, object);
3870                         df->slab = NULL;
3871                         return size;
3872                 }
3873                 /* Derive kmem_cache from object */
3874                 df->slab = folio_slab(folio);
3875                 df->s = df->slab->slab_cache;
3876         } else {
3877                 df->slab = folio_slab(folio);
3878                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3879         }
3880
3881         /* Start new detached freelist */
3882         df->tail = object;
3883         df->freelist = object;
3884         df->cnt = 1;
3885
3886         if (is_kfence_address(object))
3887                 return size;
3888
3889         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3890
3891         same = size;
3892         while (size) {
3893                 object = p[--size];
3894                 /* df->slab is always set at this point */
3895                 if (df->slab == virt_to_slab(object)) {
3896                         /* Opportunity build freelist */
3897                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3898                         df->freelist = object;
3899                         df->cnt++;
3900                         same--;
3901                         if (size != same)
3902                                 swap(p[size], p[same]);
3903                         continue;
3904                 }
3905
3906                 /* Limit look ahead search */
3907                 if (!--lookahead)
3908                         break;
3909         }
3910
3911         return same;
3912 }
3913
3914 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3915 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3916 {
3917         if (!size)
3918                 return;
3919
3920         do {
3921                 struct detached_freelist df;
3922
3923                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3924                 if (!df.slab)
3925                         continue;
3926
3927                 slab_free(df.s, df.slab, df.freelist, df.tail, &p[size], df.cnt,
3928                           _RET_IP_);
3929         } while (likely(size));
3930 }
3931 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3932
3933 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3934 static inline int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3935                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
3936 {
3937         struct kmem_cache_cpu *c;
3938         unsigned long irqflags;
3939         int i;
3940
3941         /*
3942          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3943          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3944          * handlers invoking normal fastpath.
3945          */
3946         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3947         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3948
3949         for (i = 0; i < size; i++) {
3950                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3951
3952                 if (unlikely(object)) {
3953                         p[i] = object;
3954                         continue;
3955                 }
3956
3957                 object = c->freelist;
3958                 if (unlikely(!object)) {
3959                         /*
3960                          * We may have removed an object from c->freelist using
3961                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3962                          * c->tid has not been bumped yet.
3963                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3964                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3965                          */
3966                         c->tid = next_tid(c->tid);
3967
3968                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3969
3970                         /*
3971                          * Invoking slow path likely have side-effect
3972                          * of re-populating per CPU c->freelist
3973                          */
3974                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3975                                             _RET_IP_, c, s->object_size);
3976                         if (unlikely(!p[i]))
3977                                 goto error;
3978
3979                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3980                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3981
3982                         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3983
3984                         continue; /* goto for-loop */
3985                 }
3986                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3987                 p[i] = object;
3988                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3989         }
3990         c->tid = next_tid(c->tid);
3991         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3992         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3993
3994         return i;
3995
3996 error:
3997         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3998         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
3999         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
4000         return 0;
4001
4002 }
4003 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
4004 static int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
4005                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
4006 {
4007         int i;
4008
4009         for (i = 0; i < size; i++) {
4010                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
4011
4012                 if (unlikely(object)) {
4013                         p[i] = object;
4014                         continue;
4015                 }
4016
4017                 p[i] = __slab_alloc_node(s, flags, NUMA_NO_NODE,
4018                                          _RET_IP_, s->object_size);
4019                 if (unlikely(!p[i]))
4020                         goto error;
4021
4022                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
4023         }
4024
4025         return i;
4026
4027 error:
4028         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
4029         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
4030         return 0;
4031 }
4032 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4033
4034 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
4035 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
4036                           void **p)
4037 {
4038         int i;
4039         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
4040
4041         if (!size)
4042                 return 0;
4043
4044         /* memcg and kmem_cache debug support */
4045         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
4046         if (unlikely(!s))
4047                 return 0;
4048
4049         i = __kmem_cache_alloc_bulk(s, flags, size, p, objcg);
4050
4051         /*
4052          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
4053          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
4054          */
4055         if (i != 0)
4056                 slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
4057                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
4058         return i;
4059 }
4060 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
4061
4062
4063 /*
4064  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
4065  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
4066  * get the required alignment by putting one properly sized object after
4067  * another.
4068  *
4069  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
4070  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
4071  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
4072  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
4073  * locking overhead.
4074  */
4075
4076 /*
4077  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
4078  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
4079  * and increases the number of allocations possible without having to
4080  * take the list_lock.
4081  */
4082 static unsigned int slub_min_order;
4083 static unsigned int slub_max_order =
4084         IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) ? 1 : PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4085 static unsigned int slub_min_objects;
4086
4087 /*
4088  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
4089  *
4090  * The order of allocation has significant impact on performance and other
4091  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
4092  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
4093  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
4094  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
4095  * would be wasted.
4096  *
4097  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
4098  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
4099  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
4100  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
4101  *
4102  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
4103  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
4104  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
4105  * of space in favor of a small page order.
4106  *
4107  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
4108  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
4109  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
4110  * the smallest order which will fit the object.
4111  */
4112 static inline unsigned int calc_slab_order(unsigned int size,
4113                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
4114                 unsigned int fract_leftover)
4115 {
4116         unsigned int min_order = slub_min_order;
4117         unsigned int order;
4118
4119         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
4120                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
4121
4122         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
4123                         order <= max_order; order++) {
4124
4125                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
4126                 unsigned int rem;
4127
4128                 rem = slab_size % size;
4129
4130                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
4131                         break;
4132         }
4133
4134         return order;
4135 }
4136
4137 static inline int calculate_order(unsigned int size)
4138 {
4139         unsigned int order;
4140         unsigned int min_objects;
4141         unsigned int max_objects;
4142         unsigned int nr_cpus;
4143
4144         /*
4145          * Attempt to find best configuration for a slab. This
4146          * works by first attempting to generate a layout with
4147          * the best configuration and backing off gradually.
4148          *
4149          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
4150          * we reduce the minimum objects required in a slab.
4151          */
4152         min_objects = slub_min_objects;
4153         if (!min_objects) {
4154                 /*
4155                  * Some architectures will only update present cpus when
4156                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
4157                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
4158                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
4159                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
4160                  * order on systems that appear larger than they are, and too
4161                  * low order on systems that appear smaller than they are.
4162                  */
4163                 nr_cpus = num_present_cpus();
4164                 if (nr_cpus <= 1)
4165                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
4166                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
4167         }
4168         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
4169         min_objects = min(min_objects, max_objects);
4170
4171         while (min_objects > 1) {
4172                 unsigned int fraction;
4173
4174                 fraction = 16;
4175                 while (fraction >= 4) {
4176                         order = calc_slab_order(size, min_objects,
4177                                         slub_max_order, fraction);
4178                         if (order <= slub_max_order)
4179                                 return order;
4180                         fraction /= 2;
4181                 }
4182                 min_objects--;
4183         }
4184
4185         /*
4186          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
4187          * lets see if we can place a single object there.
4188          */
4189         order = calc_slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
4190         if (order <= slub_max_order)
4191                 return order;
4192
4193         /*
4194          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
4195          */
4196         order = calc_slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
4197         if (order <= MAX_ORDER)
4198                 return order;
4199         return -ENOSYS;
4200 }
4201
4202 static void
4203 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
4204 {
4205         n->nr_partial = 0;
4206         spin_lock_init(&n->list_lock);
4207         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
4208 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4209         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
4210         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
4211         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
4212 #endif
4213 }
4214
4215 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4216 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4217 {
4218         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
4219                         NR_KMALLOC_TYPES * KMALLOC_SHIFT_HIGH *
4220                         sizeof(struct kmem_cache_cpu));
4221
4222         /*
4223          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
4224          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
4225          */
4226         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
4227                                      2 * sizeof(void *));
4228
4229         if (!s->cpu_slab)
4230                 return 0;
4231
4232         init_kmem_cache_cpus(s);
4233
4234         return 1;
4235 }
4236 #else
4237 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4238 {
4239         return 1;
4240 }
4241 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4242
4243 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
4244
4245 /*
4246  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
4247  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
4248  * possible.
4249  *
4250  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
4251  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
4252  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
4253  */
4254 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
4255 {
4256         struct slab *slab;
4257         struct kmem_cache_node *n;
4258
4259         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
4260
4261         slab = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
4262
4263         BUG_ON(!slab);
4264         inc_slabs_node(kmem_cache_node, slab_nid(slab), slab->objects);
4265         if (slab_nid(slab) != node) {
4266                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
4267                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
4268         }
4269
4270         n = slab->freelist;
4271         BUG_ON(!n);
4272 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4273         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
4274         init_tracking(kmem_cache_node, n);
4275 #endif
4276         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
4277         slab->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
4278         slab->inuse = 1;
4279         kmem_cache_node->node[node] = n;
4280         init_kmem_cache_node(n);
4281         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, slab->objects);
4282
4283         /*
4284          * No locks need to be taken here as it has just been
4285          * initialized and there is no concurrent access.
4286          */
4287         __add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
4288 }
4289
4290 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4291 {
4292         int node;
4293         struct kmem_cache_node *n;
4294
4295         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4296                 s->node[node] = NULL;
4297                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
4298         }
4299 }
4300
4301 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
4302 {
4303         cache_random_seq_destroy(s);
4304 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4305         free_percpu(s->cpu_slab);
4306 #endif
4307         free_kmem_cache_nodes(s);
4308 }
4309
4310 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4311 {
4312         int node;
4313
4314         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
4315                 struct kmem_cache_node *n;
4316
4317                 if (slab_state == DOWN) {
4318                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
4319                         continue;
4320                 }
4321                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
4322                                                 GFP_KERNEL, node);
4323
4324                 if (!n) {
4325                         free_kmem_cache_nodes(s);
4326                         return 0;
4327                 }
4328
4329                 init_kmem_cache_node(n);
4330                 s->node[node] = n;
4331         }
4332         return 1;
4333 }
4334
4335 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
4336 {
4337 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
4338         unsigned int nr_objects;
4339
4340         /*
4341          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4342          * per cpu partial lists of a processor.
4343          *
4344          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4345          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4346          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4347          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4348          *
4349          * For backwards compatibility reasons, this is determined as number
4350          * of objects, even though we now limit maximum number of pages, see
4351          * slub_set_cpu_partial()
4352          */
4353         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4354                 nr_objects = 0;
4355         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4356                 nr_objects = 6;
4357         else if (s->size >= 1024)
4358                 nr_objects = 24;
4359         else if (s->size >= 256)
4360                 nr_objects = 52;
4361         else
4362                 nr_objects = 120;
4363
4364         slub_set_cpu_partial(s, nr_objects);
4365 #endif
4366 }
4367
4368 /*
4369  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4370  * a slab object.
4371  */
4372 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
4373 {
4374         slab_flags_t flags = s->flags;
4375         unsigned int size = s->object_size;
4376         unsigned int order;
4377
4378         /*
4379          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4380          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4381          * the possible location of the free pointer.
4382          */
4383         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4384
4385 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4386         /*
4387          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4388          * the slab may touch the object after free or before allocation
4389          * then we should never poison the object itself.
4390          */
4391         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4392                         !s->ctor)
4393                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4394         else
4395                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4396
4397
4398         /*
4399          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4400          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4401          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4402          */
4403         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4404                 size += sizeof(void *);
4405 #endif
4406
4407         /*
4408          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4409          * by the object and redzoning.
4410          */
4411         s->inuse = size;
4412
4413         if (slub_debug_orig_size(s) ||
4414             (flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4415             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4416             s->ctor) {
4417                 /*
4418                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4419                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4420                  * kmem_cache_free.
4421                  *
4422                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4423                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4424                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4425                  *
4426                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4427                  * pointer is outside of the object is used in the
4428                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4429                  * longer true, the function needs to be modified.
4430                  */
4431                 s->offset = size;
4432                 size += sizeof(void *);
4433         } else {
4434                 /*
4435                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4436                  * it away from the edges of the object to avoid small
4437                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4438                  */
4439                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4440         }
4441
4442 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4443         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
4444                 /*
4445                  * Need to store information about allocs and frees after
4446                  * the object.
4447                  */
4448                 size += 2 * sizeof(struct track);
4449
4450                 /* Save the original kmalloc request size */
4451                 if (flags & SLAB_KMALLOC)
4452                         size += sizeof(unsigned int);
4453         }
4454 #endif
4455
4456         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4457 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4458         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4459                 /*
4460                  * Add some empty padding so that we can catch
4461                  * overwrites from earlier objects rather than let
4462                  * tracking information or the free pointer be
4463                  * corrupted if a user writes before the start
4464                  * of the object.
4465                  */
4466                 size += sizeof(void *);
4467
4468                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4469                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4470                 size += s->red_left_pad;
4471         }
4472 #endif
4473
4474         /*
4475          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4476          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4477          * each object to conform to the alignment.
4478          */
4479         size = ALIGN(size, s->align);
4480         s->size = size;
4481         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4482         order = calculate_order(size);
4483
4484         if ((int)order < 0)
4485                 return 0;
4486
4487         s->allocflags = 0;
4488         if (order)
4489                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4490
4491         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4492                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4493
4494         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4495                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4496
4497         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4498                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4499
4500         /*
4501          * Determine the number of objects per slab
4502          */
4503         s->oo = oo_make(order, size);
4504         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4505
4506         return !!oo_objects(s->oo);
4507 }
4508
4509 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4510 {
4511         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4512 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4513         s->random = get_random_long();
4514 #endif
4515
4516         if (!calculate_sizes(s))
4517                 goto error;
4518         if (disable_higher_order_debug) {
4519                 /*
4520                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4521                  * order increased.
4522                  */
4523                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4524                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4525                         s->offset = 0;
4526                         if (!calculate_sizes(s))
4527                                 goto error;
4528                 }
4529         }
4530
4531 #ifdef system_has_freelist_aba
4532         if (system_has_freelist_aba() && !(s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG)) {
4533                 /* Enable fast mode */
4534                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4535         }
4536 #endif
4537
4538         /*
4539          * The larger the object size is, the more slabs we want on the partial
4540          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4541          */
4542         s->min_partial = min_t(unsigned long, MAX_PARTIAL, ilog2(s->size) / 2);
4543         s->min_partial = max_t(unsigned long, MIN_PARTIAL, s->min_partial);
4544
4545         set_cpu_partial(s);
4546
4547 #ifdef CONFIG_NUMA
4548         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4549 #endif
4550
4551         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4552         if (slab_state >= UP) {
4553                 if (init_cache_random_seq(s))
4554                         goto error;
4555         }
4556
4557         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4558                 goto error;
4559
4560         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4561                 return 0;
4562
4563 error:
4564         __kmem_cache_release(s);
4565         return -EINVAL;
4566 }
4567
4568 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
4569                               const char *text)
4570 {
4571 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4572         void *addr = slab_address(slab);
4573         void *p;
4574
4575         slab_err(s, slab, text, s->name);
4576
4577         spin_lock(&object_map_lock);
4578         __fill_map(object_map, s, slab);
4579
4580         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
4581
4582                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map)) {
4583                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4584                         print_tracking(s, p);
4585                 }
4586         }
4587         spin_unlock(&object_map_lock);
4588 #endif
4589 }
4590
4591 /*
4592  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4593  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4594  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4595  */
4596 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4597 {
4598         LIST_HEAD(discard);
4599         struct slab *slab, *h;
4600
4601         BUG_ON(irqs_disabled());
4602         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4603         list_for_each_entry_safe(slab, h, &n->partial, slab_list) {
4604                 if (!slab->inuse) {
4605                         remove_partial(n, slab);
4606                         list_add(&slab->slab_list, &discard);
4607                 } else {
4608                         list_slab_objects(s, slab,
4609                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4610                 }
4611         }
4612         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4613
4614         list_for_each_entry_safe(slab, h, &discard, slab_list)
4615                 discard_slab(s, slab);
4616 }
4617
4618 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4619 {
4620         int node;
4621         struct kmem_cache_node *n;
4622
4623         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4624                 if (n->nr_partial || node_nr_slabs(n))
4625                         return false;
4626         return true;
4627 }
4628
4629 /*
4630  * Release all resources used by a slab cache.
4631  */
4632 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4633 {
4634         int node;
4635         struct kmem_cache_node *n;
4636
4637         flush_all_cpus_locked(s);
4638         /* Attempt to free all objects */
4639         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4640                 free_partial(s, n);
4641                 if (n->nr_partial || node_nr_slabs(n))
4642                         return 1;
4643         }
4644         return 0;
4645 }
4646
4647 #ifdef CONFIG_PRINTK
4648 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
4649 {
4650         void *base;
4651         int __maybe_unused i;
4652         unsigned int objnr;
4653         void *objp;
4654         void *objp0;
4655         struct kmem_cache *s = slab->slab_cache;
4656         struct track __maybe_unused *trackp;
4657
4658         kpp->kp_ptr = object;
4659         kpp->kp_slab = slab;
4660         kpp->kp_slab_cache = s;
4661         base = slab_address(slab);
4662         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4663 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4664         objp = restore_red_left(s, objp0);
4665 #else
4666         objp = objp0;
4667 #endif
4668         objnr = obj_to_index(s, slab, objp);
4669         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4670         objp = base + s->size * objnr;
4671         kpp->kp_objp = objp;
4672         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + slab->objects * s->size
4673                          || (objp - base) % s->size) ||
4674             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4675                 return;
4676 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4677         objp = fixup_red_left(s, objp);
4678         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4679         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4680 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
4681         {
4682                 depot_stack_handle_t handle;
4683                 unsigned long *entries;
4684                 unsigned int nr_entries;
4685
4686                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4687                 if (handle) {
4688                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4689                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4690                                 kpp->kp_stack[i] = (void *)entries[i];
4691                 }
4692
4693                 trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4694                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4695                 if (handle) {
4696                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4697                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4698                                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)entries[i];
4699                 }
4700         }
4701 #endif
4702 #endif
4703 }
4704 #endif
4705
4706 /********************************************************************
4707  *              Kmalloc subsystem
4708  *******************************************************************/
4709
4710 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4711 {
4712         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4713
4714         return 1;
4715 }
4716
4717 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4718
4719 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4720 {
4721         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4722         slub_max_order = min_t(unsigned int, slub_max_order, MAX_ORDER);
4723
4724         return 1;
4725 }
4726
4727 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4728
4729 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4730 {
4731         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4732
4733         return 1;
4734 }
4735
4736 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4737
4738 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4739 /*
4740  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4741  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4742  * cache's usercopy region.
4743  *
4744  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4745  * to indicate an error.
4746  */
4747 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4748                          const struct slab *slab, bool to_user)
4749 {
4750         struct kmem_cache *s;
4751         unsigned int offset;
4752         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4753
4754         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4755
4756         /* Find object and usable object size. */
4757         s = slab->slab_cache;
4758
4759         /* Reject impossible pointers. */
4760         if (ptr < slab_address(slab))
4761                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4762                                to_user, 0, n);
4763
4764         /* Find offset within object. */
4765         if (is_kfence)
4766                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4767         else
4768                 offset = (ptr - slab_address(slab)) % s->size;
4769
4770         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4771         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4772                 if (offset < s->red_left_pad)
4773                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4774                                        s->name, to_user, offset, n);
4775                 offset -= s->red_left_pad;
4776         }
4777
4778         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4779         if (offset >= s->useroffset &&
4780             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4781             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4782                 return;
4783
4784         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4785 }
4786 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4787
4788 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4789
4790 /*
4791  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4792  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4793  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4794  *
4795  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4796  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4797  * are freed in them.
4798  */
4799 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4800 {
4801         int node;
4802         int i;
4803         struct kmem_cache_node *n;
4804         struct slab *slab;
4805         struct slab *t;
4806         struct list_head discard;
4807         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4808         unsigned long flags;
4809         int ret = 0;
4810
4811         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4812                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4813                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4814                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4815
4816                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4817
4818                 /*
4819                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4820                  *
4821                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4822                  * list_lock. slab->inuse here is the upper limit.
4823                  */
4824                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &n->partial, slab_list) {
4825                         int free = slab->objects - slab->inuse;
4826
4827                         /* Do not reread slab->inuse */
4828                         barrier();
4829
4830                         /* We do not keep full slabs on the list */
4831                         BUG_ON(free <= 0);
4832
4833                         if (free == slab->objects) {
4834                                 list_move(&slab->slab_list, &discard);
4835                                 n->nr_partial--;
4836                                 dec_slabs_node(s, node, slab->objects);
4837                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4838                                 list_move(&slab->slab_list, promote + free - 1);
4839                 }
4840
4841                 /*
4842                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4843                  * partial list.
4844                  */
4845                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4846                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4847
4848                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4849
4850                 /* Release empty slabs */
4851                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &discard, slab_list)
4852                         free_slab(s, slab);
4853
4854                 if (node_nr_slabs(n))
4855                         ret = 1;
4856         }
4857
4858         return ret;
4859 }
4860
4861 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4862 {
4863         flush_all(s);
4864         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4865 }
4866
4867 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4868 {
4869         struct kmem_cache *s;
4870
4871         mutex_lock(&slab_mutex);
4872         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4873                 flush_all_cpus_locked(s);
4874                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4875         }
4876         mutex_unlock(&slab_mutex);
4877
4878         return 0;
4879 }
4880
4881 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4882 {
4883         struct memory_notify *marg = arg;
4884         int offline_node;
4885
4886         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4887
4888         /*
4889          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4890          * for it yet.
4891          */
4892         if (offline_node < 0)
4893                 return;
4894
4895         mutex_lock(&slab_mutex);
4896         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4897         /*
4898          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4899          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4900          * slab_mutex.
4901          */
4902         mutex_unlock(&slab_mutex);
4903 }
4904
4905 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4906 {
4907         struct kmem_cache_node *n;
4908         struct kmem_cache *s;
4909         struct memory_notify *marg = arg;
4910         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4911         int ret = 0;
4912
4913         /*
4914          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4915          * already created. Nothing to do.
4916          */
4917         if (nid < 0)
4918                 return 0;
4919
4920         /*
4921          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4922          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4923          * online.
4924          */
4925         mutex_lock(&slab_mutex);
4926         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4927                 /*
4928                  * The structure may already exist if the node was previously
4929                  * onlined and offlined.
4930                  */
4931                 if (get_node(s, nid))
4932                         continue;
4933                 /*
4934                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4935                  *      since memory is not yet available from the node that
4936                  *      is brought up.
4937                  */
4938                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4939                 if (!n) {
4940                         ret = -ENOMEM;
4941                         goto out;
4942                 }
4943                 init_kmem_cache_node(n);
4944                 s->node[nid] = n;
4945         }
4946         /*
4947          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4948          * initialized for the new node.
4949          */
4950         node_set(nid, slab_nodes);
4951 out:
4952         mutex_unlock(&slab_mutex);
4953         return ret;
4954 }
4955
4956 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4957                                 unsigned long action, void *arg)
4958 {
4959         int ret = 0;
4960
4961         switch (action) {
4962         case MEM_GOING_ONLINE:
4963                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4964                 break;
4965         case MEM_GOING_OFFLINE:
4966                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4967                 break;
4968         case MEM_OFFLINE:
4969         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4970                 slab_mem_offline_callback(arg);
4971                 break;
4972         case MEM_ONLINE:
4973         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4974                 break;
4975         }
4976         if (ret)
4977                 ret = notifier_from_errno(ret);
4978         else
4979                 ret = NOTIFY_OK;
4980         return ret;
4981 }
4982
4983 /********************************************************************
4984  *                      Basic setup of slabs
4985  *******************************************************************/
4986
4987 /*
4988  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4989  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4990  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4991  */
4992
4993 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4994 {
4995         int node;
4996         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4997         struct kmem_cache_node *n;
4998
4999         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
5000
5001         /*
5002          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
5003          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
5004          * IPIs around.
5005          */
5006         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
5007         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5008                 struct slab *p;
5009
5010                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
5011                         p->slab_cache = s;
5012
5013 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5014                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
5015                         p->slab_cache = s;
5016 #endif
5017         }
5018         list_add(&s->list, &slab_caches);
5019         return s;
5020 }
5021
5022 void __init kmem_cache_init(void)
5023 {
5024         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
5025                 boot_kmem_cache_node;
5026         int node;
5027
5028         if (debug_guardpage_minorder())
5029                 slub_max_order = 0;
5030
5031         /* Print slub debugging pointers without hashing */
5032         if (__slub_debug_enabled())
5033                 no_hash_pointers_enable(NULL);
5034
5035         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
5036         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
5037
5038         /*
5039          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
5040          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
5041          */
5042         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
5043                 node_set(node, slab_nodes);
5044
5045         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
5046                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5047
5048         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
5049
5050         /* Able to allocate the per node structures */
5051         slab_state = PARTIAL;
5052
5053         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
5054                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
5055                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
5056                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5057
5058         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
5059         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
5060
5061         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
5062         setup_kmalloc_cache_index_table();
5063         create_kmalloc_caches(0);
5064
5065         /* Setup random freelists for each cache */
5066         init_freelist_randomization();
5067
5068         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
5069                                   slub_cpu_dead);
5070
5071         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
5072                 cache_line_size(),
5073                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
5074                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
5075 }
5076
5077 void __init kmem_cache_init_late(void)
5078 {
5079 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
5080         flushwq = alloc_workqueue("slub_flushwq", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
5081         WARN_ON(!flushwq);
5082 #endif
5083 }
5084
5085 struct kmem_cache *
5086 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
5087                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
5088 {
5089         struct kmem_cache *s;
5090
5091         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
5092         if (s) {
5093                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
5094                         return NULL;
5095
5096                 s->refcount++;
5097
5098                 /*
5099                  * Adjust the object sizes so that we clear
5100                  * the complete object on kzalloc.
5101                  */
5102                 s->object_size = max(s->object_size, size);
5103                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
5104         }
5105
5106         return s;
5107 }
5108
5109 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
5110 {
5111         int err;
5112
5113         err = kmem_cache_open(s, flags);
5114         if (err)
5115                 return err;
5116
5117         /* Mutex is not taken during early boot */
5118         if (slab_state <= UP)
5119                 return 0;
5120
5121         err = sysfs_slab_add(s);
5122         if (err) {
5123                 __kmem_cache_release(s);
5124                 return err;
5125         }
5126
5127         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
5128                 debugfs_slab_add(s);
5129
5130         return 0;
5131 }
5132
5133 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5134 static int count_inuse(struct slab *slab)
5135 {
5136         return slab->inuse;
5137 }
5138
5139 static int count_total(struct slab *slab)
5140 {
5141         return slab->objects;
5142 }
5143 #endif
5144
5145 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5146 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
5147                           unsigned long *obj_map)
5148 {
5149         void *p;
5150         void *addr = slab_address(slab);
5151
5152         if (!check_slab(s, slab) || !on_freelist(s, slab, NULL))
5153                 return;
5154
5155         /* Now we know that a valid freelist exists */
5156         __fill_map(obj_map, s, slab);
5157         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
5158                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
5159                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
5160
5161                 if (!check_object(s, slab, p, val))
5162                         break;
5163         }
5164 }
5165
5166 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
5167                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
5168 {
5169         unsigned long count = 0;
5170         struct slab *slab;
5171         unsigned long flags;
5172
5173         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5174
5175         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list) {
5176                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5177                 count++;
5178         }
5179         if (count != n->nr_partial) {
5180                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5181                        s->name, count, n->nr_partial);
5182                 slab_add_kunit_errors();
5183         }
5184
5185         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5186                 goto out;
5187
5188         list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list) {
5189                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5190                 count++;
5191         }
5192         if (count != node_nr_slabs(n)) {
5193                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5194                        s->name, count, node_nr_slabs(n));
5195                 slab_add_kunit_errors();
5196         }
5197
5198 out:
5199         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5200         return count;
5201 }
5202
5203 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5204 {
5205         int node;
5206         unsigned long count = 0;
5207         struct kmem_cache_node *n;
5208         unsigned long *obj_map;
5209
5210         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5211         if (!obj_map)
5212                 return -ENOMEM;
5213
5214         flush_all(s);
5215         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5216                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5217
5218         bitmap_free(obj_map);
5219
5220         return count;
5221 }
5222 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5223
5224 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5225 /*
5226  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5227  * and freed.
5228  */
5229
5230 struct location {
5231         depot_stack_handle_t handle;
5232         unsigned long count;
5233         unsigned long addr;
5234         unsigned long waste;
5235         long long sum_time;
5236         long min_time;
5237         long max_time;
5238         long min_pid;
5239         long max_pid;
5240         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5241         nodemask_t nodes;
5242 };
5243
5244 struct loc_track {
5245         unsigned long max;
5246         unsigned long count;
5247         struct location *loc;
5248         loff_t idx;
5249 };
5250
5251 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5252
5253 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5254 {
5255         if (t->max)
5256                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5257                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5258 }
5259
5260 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5261 {
5262         struct location *l;
5263         int order;
5264
5265         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5266
5267         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5268         if (!l)
5269                 return 0;
5270
5271         if (t->count) {
5272                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5273                 free_loc_track(t);
5274         }
5275         t->max = max;
5276         t->loc = l;
5277         return 1;
5278 }
5279
5280 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5281                                 const struct track *track,
5282                                 unsigned int orig_size)
5283 {
5284         long start, end, pos;
5285         struct location *l;
5286         unsigned long caddr, chandle, cwaste;
5287         unsigned long age = jiffies - track->when;
5288         depot_stack_handle_t handle = 0;
5289         unsigned int waste = s->object_size - orig_size;
5290
5291 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
5292         handle = READ_ONCE(track->handle);
5293 #endif
5294         start = -1;
5295         end = t->count;
5296
5297         for ( ; ; ) {
5298                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5299
5300                 /*
5301                  * There is nothing at "end". If we end up there
5302                  * we need to add something to before end.
5303                  */
5304                 if (pos == end)
5305                         break;
5306
5307                 l = &t->loc[pos];
5308                 caddr = l->addr;
5309                 chandle = l->handle;
5310                 cwaste = l->waste;
5311                 if ((track->addr == caddr) && (handle == chandle) &&
5312                         (waste == cwaste)) {
5313
5314                         l->count++;
5315                         if (track->when) {
5316                                 l->sum_time += age;
5317                                 if (age < l->min_time)
5318                                         l->min_time = age;
5319                                 if (age > l->max_time)
5320                                         l->max_time = age;
5321
5322                                 if (track->pid < l->min_pid)
5323                                         l->min_pid = track->pid;
5324                                 if (track->pid > l->max_pid)
5325                                         l->max_pid = track->pid;
5326
5327                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5328                                                 to_cpumask(l->cpus));
5329                         }
5330                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5331                         return 1;
5332                 }
5333
5334                 if (track->addr < caddr)
5335                         end = pos;
5336                 else if (track->addr == caddr && handle < chandle)
5337                         end = pos;
5338                 else if (track->addr == caddr && handle == chandle &&
5339                                 waste < cwaste)
5340                         end = pos;
5341                 else
5342                         start = pos;
5343         }
5344
5345         /*
5346          * Not found. Insert new tracking element.
5347          */
5348         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5349                 return 0;
5350
5351         l = t->loc + pos;
5352         if (pos < t->count)
5353                 memmove(l + 1, l,
5354                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5355         t->count++;
5356         l->count = 1;
5357         l->addr = track->addr;
5358         l->sum_time = age;
5359         l->min_time = age;
5360         l->max_time = age;
5361         l->min_pid = track->pid;
5362         l->max_pid = track->pid;
5363         l->handle = handle;
5364         l->waste = waste;
5365         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5366         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5367         nodes_clear(l->nodes);
5368         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5369         return 1;
5370 }
5371
5372 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5373                 struct slab *slab, enum track_item alloc,
5374                 unsigned long *obj_map)
5375 {
5376         void *addr = slab_address(slab);
5377         bool is_alloc = (alloc == TRACK_ALLOC);
5378         void *p;
5379
5380         __fill_map(obj_map, s, slab);
5381
5382         for_each_object(p, s, addr, slab->objects)
5383                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5384                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc),
5385                                      is_alloc ? get_orig_size(s, p) :
5386                                                 s->object_size);
5387 }
5388 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5389 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5390
5391 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5392 enum slab_stat_type {
5393         SL_ALL,                 /* All slabs */
5394         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5395         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5396         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5397         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5398 };
5399
5400 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5401 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5402 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5403 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5404 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5405
5406 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5407                                  char *buf, unsigned long flags)
5408 {
5409         unsigned long total = 0;
5410         int node;
5411         int x;
5412         unsigned long *nodes;
5413         int len = 0;
5414
5415         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5416         if (!nodes)
5417                 return -ENOMEM;
5418
5419         if (flags & SO_CPU) {
5420                 int cpu;
5421
5422                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5423                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5424                                                                cpu);
5425                         int node;
5426                         struct slab *slab;
5427
5428                         slab = READ_ONCE(c->slab);
5429                         if (!slab)
5430                                 continue;
5431
5432                         node = slab_nid(slab);
5433                         if (flags & SO_TOTAL)
5434                                 x = slab->objects;
5435                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5436                                 x = slab->inuse;
5437                         else
5438                                 x = 1;
5439
5440                         total += x;
5441                         nodes[node] += x;
5442
5443 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5444                         slab = slub_percpu_partial_read_once(c);
5445                         if (slab) {
5446                                 node = slab_nid(slab);
5447                                 if (flags & SO_TOTAL)
5448                                         WARN_ON_ONCE(1);
5449                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5450                                         WARN_ON_ONCE(1);
5451                                 else
5452                                         x = slab->slabs;
5453                                 total += x;
5454                                 nodes[node] += x;
5455                         }
5456 #endif
5457                 }
5458         }
5459
5460         /*
5461          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5462          * already held which will conflict with an existing lock order:
5463          *
5464          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5465          *
5466          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5467          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5468          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5469          */
5470
5471 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5472         if (flags & SO_ALL) {
5473                 struct kmem_cache_node *n;
5474
5475                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5476
5477                         if (flags & SO_TOTAL)
5478                                 x = node_nr_objs(n);
5479                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5480                                 x = node_nr_objs(n) - count_partial(n, count_free);
5481                         else
5482                                 x = node_nr_slabs(n);
5483                         total += x;
5484                         nodes[node] += x;
5485                 }
5486
5487         } else
5488 #endif
5489         if (flags & SO_PARTIAL) {
5490                 struct kmem_cache_node *n;
5491
5492                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5493                         if (flags & SO_TOTAL)
5494                                 x = count_partial(n, count_total);
5495                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5496                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5497                         else
5498                                 x = n->nr_partial;
5499                         total += x;
5500                         nodes[node] += x;
5501                 }
5502         }
5503
5504         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5505 #ifdef CONFIG_NUMA
5506         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5507                 if (nodes[node])
5508                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5509                                              node, nodes[node]);
5510         }
5511 #endif
5512         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5513         kfree(nodes);
5514
5515         return len;
5516 }
5517
5518 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5519 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5520
5521 struct slab_attribute {
5522         struct attribute attr;
5523         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5524         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5525 };
5526
5527 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5528         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO_MODE(_name, 0400)
5529
5530 #define SLAB_ATTR(_name) \
5531         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RW_MODE(_name, 0600)
5532
5533 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5534 {
5535         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5536 }
5537 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5538
5539 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5540 {
5541         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5542 }
5543 SLAB_ATTR_RO(align);
5544
5545 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5546 {
5547         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5548 }
5549 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5550
5551 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5552 {
5553         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5554 }
5555 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5556
5557 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5558 {
5559         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5560 }
5561 SLAB_ATTR_RO(order);
5562
5563 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5564 {
5565         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5566 }
5567
5568 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5569                                  size_t length)
5570 {
5571         unsigned long min;
5572         int err;
5573
5574         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5575         if (err)
5576                 return err;
5577
5578         s->min_partial = min;
5579         return length;
5580 }
5581 SLAB_ATTR(min_partial);
5582
5583 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5584 {
5585         unsigned int nr_partial = 0;
5586 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5587         nr_partial = s->cpu_partial;
5588 #endif
5589
5590         return sysfs_emit(buf, "%u\n", nr_partial);
5591 }
5592
5593 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5594                                  size_t length)
5595 {
5596         unsigned int objects;
5597         int err;
5598
5599         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5600         if (err)
5601                 return err;
5602         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5603                 return -EINVAL;
5604
5605         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5606         flush_all(s);
5607         return length;
5608 }
5609 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5610
5611 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5612 {
5613         if (!s->ctor)
5614                 return 0;
5615         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5616 }
5617 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5618
5619 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5620 {
5621         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5622 }
5623 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5624
5625 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5626 {
5627         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5628 }
5629 SLAB_ATTR_RO(partial);
5630
5631 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5632 {
5633         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5634 }
5635 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5636
5637 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5638 {
5639         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5640 }
5641 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5642
5643 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5644 {
5645         int objects = 0;
5646         int slabs = 0;
5647         int cpu __maybe_unused;
5648         int len = 0;
5649
5650 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5651         for_each_online_cpu(cpu) {
5652                 struct slab *slab;
5653
5654                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5655
5656                 if (slab)
5657                         slabs += slab->slabs;
5658         }
5659 #endif
5660
5661         /* Approximate half-full slabs, see slub_set_cpu_partial() */
5662         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5663         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, slabs);
5664
5665 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5666         for_each_online_cpu(cpu) {
5667                 struct slab *slab;
5668
5669                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5670                 if (slab) {
5671                         slabs = READ_ONCE(slab->slabs);
5672                         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5673                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5674                                              cpu, objects, slabs);
5675                 }
5676         }
5677 #endif
5678         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5679
5680         return len;
5681 }
5682 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5683
5684 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5685 {
5686         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5687 }
5688 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5689
5690 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5691 {
5692         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5693 }
5694 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5695
5696 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5697 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5698 {
5699         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5700 }
5701 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5702 #endif
5703
5704 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
5705 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5706 {
5707         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5708 }
5709 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5710 #endif
5711
5712 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5713 {
5714         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5715 }
5716 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5717
5718 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5719 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5720 {
5721         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5722 }
5723 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5724
5725 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5726 {
5727         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5728 }
5729 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5730
5731 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5732 {
5733         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5734 }
5735 SLAB_ATTR_RO(objects);
5736
5737 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5738 {
5739         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5740 }
5741 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5742
5743 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5744 {
5745         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5746 }
5747 SLAB_ATTR_RO(trace);
5748
5749 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5750 {
5751         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5752 }
5753
5754 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5755
5756 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5757 {
5758         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5759 }
5760
5761 SLAB_ATTR_RO(poison);
5762
5763 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5764 {
5765         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5766 }
5767
5768 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5769
5770 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5771 {
5772         return 0;
5773 }
5774
5775 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5776                         const char *buf, size_t length)
5777 {
5778         int ret = -EINVAL;
5779
5780         if (buf[0] == '1' && kmem_cache_debug(s)) {
5781                 ret = validate_slab_cache(s);
5782                 if (ret >= 0)
5783                         ret = length;
5784         }
5785         return ret;
5786 }
5787 SLAB_ATTR(validate);
5788
5789 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5790
5791 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5792 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5793 {
5794         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5795 }
5796
5797 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5798                                 size_t length)
5799 {
5800         if (s->refcount > 1)
5801                 return -EINVAL;
5802
5803         if (buf[0] == '1')
5804                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags | SLAB_FAILSLAB);
5805         else
5806                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags & ~SLAB_FAILSLAB);
5807
5808         return length;
5809 }
5810 SLAB_ATTR(failslab);
5811 #endif
5812
5813 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5814 {
5815         return 0;
5816 }
5817
5818 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5819                         const char *buf, size_t length)
5820 {
5821         if (buf[0] == '1')
5822                 kmem_cache_shrink(s);
5823         else
5824                 return -EINVAL;
5825         return length;
5826 }
5827 SLAB_ATTR(shrink);
5828
5829 #ifdef CONFIG_NUMA
5830 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5831 {
5832         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5833 }
5834
5835 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5836                                 const char *buf, size_t length)
5837 {
5838         unsigned int ratio;
5839         int err;
5840
5841         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5842         if (err)
5843                 return err;
5844         if (ratio > 100)
5845                 return -ERANGE;
5846
5847         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5848
5849         return length;
5850 }
5851 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5852 #endif
5853
5854 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5855 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5856 {
5857         unsigned long sum  = 0;
5858         int cpu;
5859         int len = 0;
5860         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5861
5862         if (!data)
5863                 return -ENOMEM;
5864
5865         for_each_online_cpu(cpu) {
5866                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5867
5868                 data[cpu] = x;
5869                 sum += x;
5870         }
5871
5872         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5873
5874 #ifdef CONFIG_SMP
5875         for_each_online_cpu(cpu) {
5876                 if (data[cpu])
5877                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5878                                              cpu, data[cpu]);
5879         }
5880 #endif
5881         kfree(data);
5882         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5883
5884         return len;
5885 }
5886
5887 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5888 {
5889         int cpu;
5890
5891         for_each_online_cpu(cpu)
5892                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5893 }
5894
5895 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5896 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5897 {                                                               \
5898         return show_stat(s, buf, si);                           \
5899 }                                                               \
5900 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5901                                 const char *buf, size_t length) \
5902 {                                                               \
5903         if (buf[0] != '0')                                      \
5904                 return -EINVAL;                                 \
5905         clear_stat(s, si);                                      \
5906         return length;                                          \
5907 }                                                               \
5908 SLAB_ATTR(text);                                                \
5909
5910 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5911 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5912 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5913 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5914 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5915 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5916 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5917 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5918 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5919 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5920 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5921 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5922 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5923 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5924 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5925 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5926 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5927 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5928 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5929 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5930 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5931 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5932 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5933 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5934 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5935 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5936 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5937
5938 #ifdef CONFIG_KFENCE
5939 static ssize_t skip_kfence_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5940 {
5941         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_SKIP_KFENCE));
5942 }
5943
5944 static ssize_t skip_kfence_store(struct kmem_cache *s,
5945                         const char *buf, size_t length)
5946 {
5947         int ret = length;
5948
5949         if (buf[0] == '0')
5950                 s->flags &= ~SLAB_SKIP_KFENCE;
5951         else if (buf[0] == '1')
5952                 s->flags |= SLAB_SKIP_KFENCE;
5953         else
5954                 ret = -EINVAL;
5955
5956         return ret;
5957 }
5958 SLAB_ATTR(skip_kfence);
5959 #endif
5960
5961 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5962         &slab_size_attr.attr,
5963         &object_size_attr.attr,
5964         &objs_per_slab_attr.attr,
5965         &order_attr.attr,
5966         &min_partial_attr.attr,
5967         &cpu_partial_attr.attr,
5968         &objects_partial_attr.attr,
5969         &partial_attr.attr,
5970         &cpu_slabs_attr.attr,
5971         &ctor_attr.attr,
5972         &aliases_attr.attr,
5973         &align_attr.attr,
5974         &hwcache_align_attr.attr,
5975         &reclaim_account_attr.attr,
5976         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5977         &shrink_attr.attr,
5978         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5979 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5980         &total_objects_attr.attr,
5981         &objects_attr.attr,
5982         &slabs_attr.attr,
5983         &sanity_checks_attr.attr,
5984         &trace_attr.attr,
5985         &red_zone_attr.attr,
5986         &poison_attr.attr,
5987         &store_user_attr.attr,
5988         &validate_attr.attr,
5989 #endif
5990 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5991         &cache_dma_attr.attr,
5992 #endif
5993 #ifdef CONFIG_NUMA
5994         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5995 #endif
5996 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5997         &alloc_fastpath_attr.attr,
5998         &alloc_slowpath_attr.attr,
5999         &free_fastpath_attr.attr,
6000         &free_slowpath_attr.attr,
6001         &free_frozen_attr.attr,
6002         &free_add_partial_attr.attr,
6003         &free_remove_partial_attr.attr,
6004         &alloc_from_partial_attr.attr,
6005         &alloc_slab_attr.attr,
6006         &alloc_refill_attr.attr,
6007         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
6008         &free_slab_attr.attr,
6009         &cpuslab_flush_attr.attr,
6010         &deactivate_full_attr.attr,
6011         &deactivate_empty_attr.attr,
6012         &deactivate_to_head_attr.attr,
6013         &deactivate_to_tail_attr.attr,
6014         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
6015         &deactivate_bypass_attr.attr,
6016         &order_fallback_attr.attr,
6017         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
6018         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
6019         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
6020         &cpu_partial_free_attr.attr,
6021         &cpu_partial_node_attr.attr,
6022         &cpu_partial_drain_attr.attr,
6023 #endif
6024 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
6025         &failslab_attr.attr,
6026 #endif
6027 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
6028         &usersize_attr.attr,
6029 #endif
6030 #ifdef CONFIG_KFENCE
6031         &skip_kfence_attr.attr,
6032 #endif
6033
6034         NULL
6035 };
6036
6037 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
6038         .attrs = slab_attrs,
6039 };
6040
6041 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
6042                                 struct attribute *attr,
6043                                 char *buf)
6044 {
6045         struct slab_attribute *attribute;
6046         struct kmem_cache *s;
6047
6048         attribute = to_slab_attr(attr);
6049         s = to_slab(kobj);
6050
6051         if (!attribute->show)
6052                 return -EIO;
6053
6054         return attribute->show(s, buf);
6055 }
6056
6057 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
6058                                 struct attribute *attr,
6059                                 const char *buf, size_t len)
6060 {
6061         struct slab_attribute *attribute;
6062         struct kmem_cache *s;
6063
6064         attribute = to_slab_attr(attr);
6065         s = to_slab(kobj);
6066
6067         if (!attribute->store)
6068                 return -EIO;
6069
6070         return attribute->store(s, buf, len);
6071 }
6072
6073 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
6074 {
6075         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
6076 }
6077
6078 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
6079         .show = slab_attr_show,
6080         .store = slab_attr_store,
6081 };
6082
6083 static const struct kobj_type slab_ktype = {
6084         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
6085         .release = kmem_cache_release,
6086 };
6087
6088 static struct kset *slab_kset;
6089
6090 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
6091 {
6092         return slab_kset;
6093 }
6094
6095 #define ID_STR_LENGTH 32
6096
6097 /* Create a unique string id for a slab cache:
6098  *
6099  * Format       :[flags-]size
6100  */
6101 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
6102 {
6103         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
6104         char *p = name;
6105
6106         if (!name)
6107                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
6108
6109         *p++ = ':';
6110         /*
6111          * First flags affecting slabcache operations. We will only
6112          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
6113          * too many flags. The flags here must cover all flags that
6114          * are matched during merging to guarantee that the id is
6115          * unique.
6116          */
6117         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
6118                 *p++ = 'd';
6119         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
6120                 *p++ = 'D';
6121         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
6122                 *p++ = 'a';
6123         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
6124                 *p++ = 'F';
6125         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
6126                 *p++ = 'A';
6127         if (p != name + 1)
6128                 *p++ = '-';
6129         p += snprintf(p, ID_STR_LENGTH - (p - name), "%07u", s->size);
6130
6131         if (WARN_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1)) {
6132                 kfree(name);
6133                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6134         }
6135         kmsan_unpoison_memory(name, p - name);
6136         return name;
6137 }
6138
6139 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6140 {
6141         int err;
6142         const char *name;
6143         struct kset *kset = cache_kset(s);
6144         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
6145
6146         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
6147                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
6148                 unmergeable = 1;
6149
6150         if (unmergeable) {
6151                 /*
6152                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
6153                  * This is typically the case for debug situations. In that
6154                  * case we can catch duplicate names easily.
6155                  */
6156                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
6157                 name = s->name;
6158         } else {
6159                 /*
6160                  * Create a unique name for the slab as a target
6161                  * for the symlinks.
6162                  */
6163                 name = create_unique_id(s);
6164                 if (IS_ERR(name))
6165                         return PTR_ERR(name);
6166         }
6167
6168         s->kobj.kset = kset;
6169         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
6170         if (err)
6171                 goto out;
6172
6173         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
6174         if (err)
6175                 goto out_del_kobj;
6176
6177         if (!unmergeable) {
6178                 /* Setup first alias */
6179                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
6180         }
6181 out:
6182         if (!unmergeable)
6183                 kfree(name);
6184         return err;
6185 out_del_kobj:
6186         kobject_del(&s->kobj);
6187         goto out;
6188 }
6189
6190 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
6191 {
6192         if (slab_state >= FULL)
6193                 kobject_del(&s->kobj);
6194 }
6195
6196 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6197 {
6198         if (slab_state >= FULL)
6199                 kobject_put(&s->kobj);
6200 }
6201
6202 /*
6203  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
6204  * available lest we lose that information.
6205  */
6206 struct saved_alias {
6207         struct kmem_cache *s;
6208         const char *name;
6209         struct saved_alias *next;
6210 };
6211
6212 static struct saved_alias *alias_list;
6213
6214 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
6215 {
6216         struct saved_alias *al;
6217
6218         if (slab_state == FULL) {
6219                 /*
6220                  * If we have a leftover link then remove it.
6221                  */
6222                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
6223                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
6224         }
6225
6226         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6227         if (!al)
6228                 return -ENOMEM;
6229
6230         al->s = s;
6231         al->name = name;
6232         al->next = alias_list;
6233         alias_list = al;
6234         kmsan_unpoison_memory(al, sizeof(*al));
6235         return 0;
6236 }
6237
6238 static int __init slab_sysfs_init(void)
6239 {
6240         struct kmem_cache *s;
6241         int err;
6242
6243         mutex_lock(&slab_mutex);
6244
6245         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6246         if (!slab_kset) {
6247                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6248                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6249                 return -ENOMEM;
6250         }
6251
6252         slab_state = FULL;
6253
6254         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6255                 err = sysfs_slab_add(s);
6256                 if (err)
6257                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6258                                s->name);
6259         }
6260
6261         while (alias_list) {
6262                 struct saved_alias *al = alias_list;
6263
6264                 alias_list = alias_list->next;
6265                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6266                 if (err)
6267                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6268                                al->name);
6269                 kfree(al);
6270         }
6271
6272         mutex_unlock(&slab_mutex);
6273         return 0;
6274 }
6275 late_initcall(slab_sysfs_init);
6276 #endif /* SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
6277
6278 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6279 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6280 {
6281         struct loc_track *t = seq->private;
6282         struct location *l;
6283         unsigned long idx;
6284
6285         idx = (unsigned long) t->idx;
6286         if (idx < t->count) {
6287                 l = &t->loc[idx];
6288
6289                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6290
6291                 if (l->addr)
6292                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6293                 else
6294                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6295
6296                 if (l->waste)
6297                         seq_printf(seq, " waste=%lu/%lu",
6298                                 l->count * l->waste, l->waste);
6299
6300                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6301                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6302                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6303                                 l->max_time);
6304                 } else
6305                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6306
6307                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6308                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6309                 else
6310                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6311                                 l->min_pid);
6312
6313                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6314                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6315                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6316
6317                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6318                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6319                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6320
6321 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
6322                 {
6323                         depot_stack_handle_t handle;
6324                         unsigned long *entries;
6325                         unsigned int nr_entries, j;
6326
6327                         handle = READ_ONCE(l->handle);
6328                         if (handle) {
6329                                 nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
6330                                 seq_puts(seq, "\n");
6331                                 for (j = 0; j < nr_entries; j++)
6332                                         seq_printf(seq, "        %pS\n", (void *)entries[j]);
6333                         }
6334                 }
6335 #endif
6336                 seq_puts(seq, "\n");
6337         }
6338
6339         if (!idx && !t->count)
6340                 seq_puts(seq, "No data\n");
6341
6342         return 0;
6343 }
6344
6345 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6346 {
6347 }
6348
6349 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6350 {
6351         struct loc_track *t = seq->private;
6352
6353         t->idx = ++(*ppos);
6354         if (*ppos <= t->count)
6355                 return ppos;
6356
6357         return NULL;
6358 }
6359
6360 static int cmp_loc_by_count(const void *a, const void *b, const void *data)
6361 {
6362         struct location *loc1 = (struct location *)a;
6363         struct location *loc2 = (struct location *)b;
6364
6365         if (loc1->count > loc2->count)
6366                 return -1;
6367         else
6368                 return 1;
6369 }
6370
6371 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6372 {
6373         struct loc_track *t = seq->private;
6374
6375         t->idx = *ppos;
6376         return ppos;
6377 }
6378
6379 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6380         .start  = slab_debugfs_start,
6381         .next   = slab_debugfs_next,
6382         .stop   = slab_debugfs_stop,
6383         .show   = slab_debugfs_show,
6384 };
6385
6386 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6387 {
6388
6389         struct kmem_cache_node *n;
6390         enum track_item alloc;
6391         int node;
6392         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6393                                                 sizeof(struct loc_track));
6394         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6395         unsigned long *obj_map;
6396
6397         if (!t)
6398                 return -ENOMEM;
6399
6400         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6401         if (!obj_map) {
6402                 seq_release_private(inode, filep);
6403                 return -ENOMEM;
6404         }
6405
6406         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6407                 alloc = TRACK_ALLOC;
6408         else
6409                 alloc = TRACK_FREE;
6410
6411         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6412                 bitmap_free(obj_map);
6413                 seq_release_private(inode, filep);
6414                 return -ENOMEM;
6415         }
6416
6417         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6418                 unsigned long flags;
6419                 struct slab *slab;
6420
6421                 if (!node_nr_slabs(n))
6422                         continue;
6423
6424                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6425                 list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
6426                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6427                 list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list)
6428                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6429                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6430         }
6431
6432         /* Sort locations by count */
6433         sort_r(t->loc, t->count, sizeof(struct location),
6434                 cmp_loc_by_count, NULL, NULL);
6435
6436         bitmap_free(obj_map);
6437         return 0;
6438 }
6439
6440 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6441 {
6442         struct seq_file *seq = file->private_data;
6443         struct loc_track *t = seq->private;
6444
6445         free_loc_track(t);
6446         return seq_release_private(inode, file);
6447 }
6448
6449 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6450         .open    = slab_debug_trace_open,
6451         .read    = seq_read,
6452         .llseek  = seq_lseek,
6453         .release = slab_debug_trace_release,
6454 };
6455
6456 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6457 {
6458         struct dentry *slab_cache_dir;
6459
6460         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6461                 return;
6462
6463         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6464
6465         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6466                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6467
6468         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6469                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6470 }
6471
6472 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6473 {
6474         debugfs_lookup_and_remove(s->name, slab_debugfs_root);
6475 }
6476
6477 static int __init slab_debugfs_init(void)
6478 {
6479         struct kmem_cache *s;
6480
6481         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6482
6483         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6484                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6485                         debugfs_slab_add(s);
6486
6487         return 0;
6488
6489 }
6490 __initcall(slab_debugfs_init);
6491 #endif
6492 /*
6493  * The /proc/slabinfo ABI
6494  */
6495 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6496 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6497 {
6498         unsigned long nr_slabs = 0;
6499         unsigned long nr_objs = 0;
6500         unsigned long nr_free = 0;
6501         int node;
6502         struct kmem_cache_node *n;
6503
6504         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6505                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6506                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6507                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6508         }
6509
6510         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6511         sinfo->num_objs = nr_objs;
6512         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6513         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6514         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6515         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6516 }
6517
6518 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6519 {
6520 }
6521
6522 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6523                        size_t count, loff_t *ppos)
6524 {
6525         return -EIO;
6526 }
6527 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */