arm64: unify idmap removal
[cascardo/linux.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/notifier.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/kmemcheck.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/memory.h>
32 #include <linux/math64.h>
33 #include <linux/fault-inject.h>
34 #include <linux/stacktrace.h>
35 #include <linux/prefetch.h>
36 #include <linux/memcontrol.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
55  *   double word in the page struct. Meaning
56  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
57  *      B. page->counters       -> Counters of objects
58  *      C. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
62  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
63  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
64  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
65  *
66  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
67  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
68  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
69  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
70  *   modified without taking the list lock).
71  *
72  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
73  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
74  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
75  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
76  *   the list lock.
77  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
78  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
79  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
80  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
81  *
82  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
83  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
84  *
85  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
86  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
87  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
88  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
89  * cannot scan all objects.
90  *
91  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
92  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
93  * fast frees and allocs.
94  *
95  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
96  *
97  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
98  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
99  *                      such as satisfying allocations for a specific
100  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
101  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
102  *                      list operations. It is up to the processor holding
103  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
104  *                      when the slab is no longer needed.
105  *
106  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
107  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
108  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
109  *                      freelist that allows lockless access to
110  *                      free objects in addition to the regular freelist
111  *                      that requires the slab lock.
112  *
113  * PageError            Slab requires special handling due to debug
114  *                      options set. This moves slab handling out of
115  *                      the fast path and disables lockless freelists.
116  */
117
118 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
119 {
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
121         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
122 #else
123         return 0;
124 #endif
125 }
126
127 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
128 {
129 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
130         return !kmem_cache_debug(s);
131 #else
132         return false;
133 #endif
134 }
135
136 /*
137  * Issues still to be resolved:
138  *
139  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
140  *
141  * - Variable sizing of the per node arrays
142  */
143
144 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
145 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
146
147 /* Enable to log cmpxchg failures */
148 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
149
150 /*
151  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
152  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
153  */
154 #define MIN_PARTIAL 5
155
156 /*
157  * Maximum number of desirable partial slabs.
158  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
159  * sort the partial list by the number of objects in use.
160  */
161 #define MAX_PARTIAL 10
162
163 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
164                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
165
166 /*
167  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
168  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
169  * metadata.
170  */
171 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
172
173 #define OO_SHIFT        16
174 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
175 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
176
177 /* Internal SLUB flags */
178 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
179 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182 static struct notifier_block slab_notifier;
183 #endif
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
189 struct track {
190         unsigned long addr;     /* Called from address */
191 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
192         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
193 #endif
194         int cpu;                /* Was running on cpu */
195         int pid;                /* Pid context */
196         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
197 };
198
199 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
200
201 #ifdef CONFIG_SYSFS
202 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
203 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
204 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
205 #else
206 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
207 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
208                                                         { return 0; }
209 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
210 #endif
211
212 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         /*
216          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
217          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
218          */
219         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
220 #endif
221 }
222
223 /********************************************************************
224  *                      Core slab cache functions
225  *******************************************************************/
226
227 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
228 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
229                                 struct page *page, const void *object)
230 {
231         void *base;
232
233         if (!object)
234                 return 1;
235
236         base = page_address(page);
237         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
238                 (object - base) % s->size) {
239                 return 0;
240         }
241
242         return 1;
243 }
244
245 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
246 {
247         return *(void **)(object + s->offset);
248 }
249
250 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
251 {
252         prefetch(object + s->offset);
253 }
254
255 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
256 {
257         void *p;
258
259 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
260         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
261 #else
262         p = get_freepointer(s, object);
263 #endif
264         return p;
265 }
266
267 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
268 {
269         *(void **)(object + s->offset) = fp;
270 }
271
272 /* Loop over all objects in a slab */
273 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
274         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
275                         __p += (__s)->size)
276
277 #define for_each_object_idx(__p, __idx, __s, __addr, __objects) \
278         for (__p = (__addr), __idx = 1; __idx <= __objects;\
279                         __p += (__s)->size, __idx++)
280
281 /* Determine object index from a given position */
282 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
283 {
284         return (p - addr) / s->size;
285 }
286
287 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
288 {
289 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
290         /*
291          * Debugging requires use of the padding between object
292          * and whatever may come after it.
293          */
294         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
295                 return s->object_size;
296
297 #endif
298         /*
299          * If we have the need to store the freelist pointer
300          * back there or track user information then we can
301          * only use the space before that information.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
304                 return s->inuse;
305         /*
306          * Else we can use all the padding etc for the allocation
307          */
308         return s->size;
309 }
310
311 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
312 {
313         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
314 }
315
316 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
317                 unsigned long size, int reserved)
318 {
319         struct kmem_cache_order_objects x = {
320                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
321         };
322
323         return x;
324 }
325
326 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
327 {
328         return x.x >> OO_SHIFT;
329 }
330
331 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
332 {
333         return x.x & OO_MASK;
334 }
335
336 /*
337  * Per slab locking using the pagelock
338  */
339 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
340 {
341         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
342         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
343 }
344
345 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
346 {
347         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
348         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
349 }
350
351 static inline void set_page_slub_counters(struct page *page, unsigned long counters_new)
352 {
353         struct page tmp;
354         tmp.counters = counters_new;
355         /*
356          * page->counters can cover frozen/inuse/objects as well
357          * as page->_count.  If we assign to ->counters directly
358          * we run the risk of losing updates to page->_count, so
359          * be careful and only assign to the fields we need.
360          */
361         page->frozen  = tmp.frozen;
362         page->inuse   = tmp.inuse;
363         page->objects = tmp.objects;
364 }
365
366 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
367 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
368                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
369                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
370                 const char *n)
371 {
372         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
373 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
374     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
375         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
376                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
377                                    freelist_old, counters_old,
378                                    freelist_new, counters_new))
379                         return true;
380         } else
381 #endif
382         {
383                 slab_lock(page);
384                 if (page->freelist == freelist_old &&
385                                         page->counters == counters_old) {
386                         page->freelist = freelist_new;
387                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
388                         slab_unlock(page);
389                         return true;
390                 }
391                 slab_unlock(page);
392         }
393
394         cpu_relax();
395         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
396
397 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
398         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
399 #endif
400
401         return false;
402 }
403
404 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
405                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
406                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
407                 const char *n)
408 {
409 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
410     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
411         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
412                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
413                                    freelist_old, counters_old,
414                                    freelist_new, counters_new))
415                         return true;
416         } else
417 #endif
418         {
419                 unsigned long flags;
420
421                 local_irq_save(flags);
422                 slab_lock(page);
423                 if (page->freelist == freelist_old &&
424                                         page->counters == counters_old) {
425                         page->freelist = freelist_new;
426                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
427                         slab_unlock(page);
428                         local_irq_restore(flags);
429                         return true;
430                 }
431                 slab_unlock(page);
432                 local_irq_restore(flags);
433         }
434
435         cpu_relax();
436         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
437
438 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
439         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
440 #endif
441
442         return false;
443 }
444
445 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
446 /*
447  * Determine a map of object in use on a page.
448  *
449  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
450  * not vanish from under us.
451  */
452 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
453 {
454         void *p;
455         void *addr = page_address(page);
456
457         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
458                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
459 }
460
461 /*
462  * Debug settings:
463  */
464 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
465 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
466 #elif defined(CONFIG_KASAN)
467 static int slub_debug = SLAB_STORE_USER;
468 #else
469 static int slub_debug;
470 #endif
471
472 static char *slub_debug_slabs;
473 static int disable_higher_order_debug;
474
475 /*
476  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
477  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
478  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
479  * to tell kasan that these accesses are OK.
480  */
481 static inline void metadata_access_enable(void)
482 {
483         kasan_disable_current();
484 }
485
486 static inline void metadata_access_disable(void)
487 {
488         kasan_enable_current();
489 }
490
491 /*
492  * Object debugging
493  */
494 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
495 {
496         metadata_access_enable();
497         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
498                         length, 1);
499         metadata_access_disable();
500 }
501
502 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
503         enum track_item alloc)
504 {
505         struct track *p;
506
507         if (s->offset)
508                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
509         else
510                 p = object + s->inuse;
511
512         return p + alloc;
513 }
514
515 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
516                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
517 {
518         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
519
520         if (addr) {
521 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
522                 struct stack_trace trace;
523                 int i;
524
525                 trace.nr_entries = 0;
526                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
527                 trace.entries = p->addrs;
528                 trace.skip = 3;
529                 metadata_access_enable();
530                 save_stack_trace(&trace);
531                 metadata_access_disable();
532
533                 /* See rant in lockdep.c */
534                 if (trace.nr_entries != 0 &&
535                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
536                         trace.nr_entries--;
537
538                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
539                         p->addrs[i] = 0;
540 #endif
541                 p->addr = addr;
542                 p->cpu = smp_processor_id();
543                 p->pid = current->pid;
544                 p->when = jiffies;
545         } else
546                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
547 }
548
549 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
550 {
551         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
552                 return;
553
554         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
555         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
556 }
557
558 static void print_track(const char *s, struct track *t)
559 {
560         if (!t->addr)
561                 return;
562
563         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
564                s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
565 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
566         {
567                 int i;
568                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
569                         if (t->addrs[i])
570                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
571                         else
572                                 break;
573         }
574 #endif
575 }
576
577 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
578 {
579         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
580                 return;
581
582         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
583         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
584 }
585
586 static void print_page_info(struct page *page)
587 {
588         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
589                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
590
591 }
592
593 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
594 {
595         struct va_format vaf;
596         va_list args;
597
598         va_start(args, fmt);
599         vaf.fmt = fmt;
600         vaf.va = &args;
601         pr_err("=============================================================================\n");
602         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
603         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
604
605         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
606         va_end(args);
607 }
608
609 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
610 {
611         struct va_format vaf;
612         va_list args;
613
614         va_start(args, fmt);
615         vaf.fmt = fmt;
616         vaf.va = &args;
617         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
618         va_end(args);
619 }
620
621 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
622 {
623         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
624         u8 *addr = page_address(page);
625
626         print_tracking(s, p);
627
628         print_page_info(page);
629
630         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
631                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
632
633         if (p > addr + 16)
634                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
635
636         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
637                                 PAGE_SIZE));
638         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
639                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
640                         s->inuse - s->object_size);
641
642         if (s->offset)
643                 off = s->offset + sizeof(void *);
644         else
645                 off = s->inuse;
646
647         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
648                 off += 2 * sizeof(struct track);
649
650         if (off != s->size)
651                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
652                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
653
654         dump_stack();
655 }
656
657 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
658                         u8 *object, char *reason)
659 {
660         slab_bug(s, "%s", reason);
661         print_trailer(s, page, object);
662 }
663
664 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
665                         const char *fmt, ...)
666 {
667         va_list args;
668         char buf[100];
669
670         va_start(args, fmt);
671         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
672         va_end(args);
673         slab_bug(s, "%s", buf);
674         print_page_info(page);
675         dump_stack();
676 }
677
678 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
679 {
680         u8 *p = object;
681
682         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
683                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
684                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
685         }
686
687         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
688                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
689 }
690
691 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
692                                                 void *from, void *to)
693 {
694         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
695         memset(from, data, to - from);
696 }
697
698 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
699                         u8 *object, char *what,
700                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
701 {
702         u8 *fault;
703         u8 *end;
704
705         metadata_access_enable();
706         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
707         metadata_access_disable();
708         if (!fault)
709                 return 1;
710
711         end = start + bytes;
712         while (end > fault && end[-1] == value)
713                 end--;
714
715         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
716         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
717                                         fault, end - 1, fault[0], value);
718         print_trailer(s, page, object);
719
720         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
721         return 0;
722 }
723
724 /*
725  * Object layout:
726  *
727  * object address
728  *      Bytes of the object to be managed.
729  *      If the freepointer may overlay the object then the free
730  *      pointer is the first word of the object.
731  *
732  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
733  *      0xa5 (POISON_END)
734  *
735  * object + s->object_size
736  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
737  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
738  *      object_size == inuse.
739  *
740  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
741  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
742  *
743  * object + s->inuse
744  *      Meta data starts here.
745  *
746  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
747  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
748  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
749  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
750  *              before the word boundary.
751  *
752  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
753  *
754  * object + s->size
755  *      Nothing is used beyond s->size.
756  *
757  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
758  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
759  * may be used with merged slabcaches.
760  */
761
762 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
763 {
764         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
765
766         if (s->offset)
767                 /* Freepointer is placed after the object. */
768                 off += sizeof(void *);
769
770         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
771                 /* We also have user information there */
772                 off += 2 * sizeof(struct track);
773
774         if (s->size == off)
775                 return 1;
776
777         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
778                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
779 }
780
781 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
782 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
783 {
784         u8 *start;
785         u8 *fault;
786         u8 *end;
787         int length;
788         int remainder;
789
790         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
791                 return 1;
792
793         start = page_address(page);
794         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
795         end = start + length;
796         remainder = length % s->size;
797         if (!remainder)
798                 return 1;
799
800         metadata_access_enable();
801         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
802         metadata_access_disable();
803         if (!fault)
804                 return 1;
805         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
806                 end--;
807
808         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
809         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
810
811         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
812         return 0;
813 }
814
815 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
816                                         void *object, u8 val)
817 {
818         u8 *p = object;
819         u8 *endobject = object + s->object_size;
820
821         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
822                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
823                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
824                         return 0;
825         } else {
826                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
827                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
828                                 endobject, POISON_INUSE,
829                                 s->inuse - s->object_size);
830                 }
831         }
832
833         if (s->flags & SLAB_POISON) {
834                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
835                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
836                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
837                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
838                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
839                         return 0;
840                 /*
841                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
842                  */
843                 check_pad_bytes(s, page, p);
844         }
845
846         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
847                 /*
848                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
849                  * freepointer while object is allocated.
850                  */
851                 return 1;
852
853         /* Check free pointer validity */
854         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
855                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
856                 /*
857                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
858                  * of the free objects in this slab. May cause
859                  * another error because the object count is now wrong.
860                  */
861                 set_freepointer(s, p, NULL);
862                 return 0;
863         }
864         return 1;
865 }
866
867 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
868 {
869         int maxobj;
870
871         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
872
873         if (!PageSlab(page)) {
874                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
875                 return 0;
876         }
877
878         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
879         if (page->objects > maxobj) {
880                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
881                         page->objects, maxobj);
882                 return 0;
883         }
884         if (page->inuse > page->objects) {
885                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
886                         page->inuse, page->objects);
887                 return 0;
888         }
889         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
890         slab_pad_check(s, page);
891         return 1;
892 }
893
894 /*
895  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
896  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
897  */
898 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
899 {
900         int nr = 0;
901         void *fp;
902         void *object = NULL;
903         int max_objects;
904
905         fp = page->freelist;
906         while (fp && nr <= page->objects) {
907                 if (fp == search)
908                         return 1;
909                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
910                         if (object) {
911                                 object_err(s, page, object,
912                                         "Freechain corrupt");
913                                 set_freepointer(s, object, NULL);
914                         } else {
915                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
916                                 page->freelist = NULL;
917                                 page->inuse = page->objects;
918                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
919                                 return 0;
920                         }
921                         break;
922                 }
923                 object = fp;
924                 fp = get_freepointer(s, object);
925                 nr++;
926         }
927
928         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
929         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
930                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
931
932         if (page->objects != max_objects) {
933                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
934                         "should be %d", page->objects, max_objects);
935                 page->objects = max_objects;
936                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
937         }
938         if (page->inuse != page->objects - nr) {
939                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
940                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
941                 page->inuse = page->objects - nr;
942                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
943         }
944         return search == NULL;
945 }
946
947 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
948                                                                 int alloc)
949 {
950         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
951                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
952                         s->name,
953                         alloc ? "alloc" : "free",
954                         object, page->inuse,
955                         page->freelist);
956
957                 if (!alloc)
958                         print_section("Object ", (void *)object,
959                                         s->object_size);
960
961                 dump_stack();
962         }
963 }
964
965 /*
966  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
967  */
968 static void add_full(struct kmem_cache *s,
969         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
970 {
971         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
972                 return;
973
974         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
975         list_add(&page->lru, &n->full);
976 }
977
978 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
979 {
980         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
981                 return;
982
983         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
984         list_del(&page->lru);
985 }
986
987 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
988 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
989 {
990         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
991
992         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
993 }
994
995 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
996 {
997         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
998 }
999
1000 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1001 {
1002         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1003
1004         /*
1005          * May be called early in order to allocate a slab for the
1006          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1007          * dilemma by deferring the increment of the count during
1008          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1009          */
1010         if (likely(n)) {
1011                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1012                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1013         }
1014 }
1015 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1016 {
1017         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1018
1019         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1020         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1021 }
1022
1023 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1024 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1025                                                                 void *object)
1026 {
1027         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1028                 return;
1029
1030         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1031         init_tracking(s, object);
1032 }
1033
1034 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1035                                         struct page *page,
1036                                         void *object, unsigned long addr)
1037 {
1038         if (!check_slab(s, page))
1039                 goto bad;
1040
1041         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1042                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1043                 goto bad;
1044         }
1045
1046         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1047                 goto bad;
1048
1049         /* Success perform special debug activities for allocs */
1050         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1051                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1052         trace(s, page, object, 1);
1053         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1054         return 1;
1055
1056 bad:
1057         if (PageSlab(page)) {
1058                 /*
1059                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1060                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1061                  * as used avoids touching the remaining objects.
1062                  */
1063                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1064                 page->inuse = page->objects;
1065                 page->freelist = NULL;
1066         }
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1071 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1072         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1073         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1074         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1075 {
1076         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1077         void *object = head;
1078         int cnt = 0;
1079
1080         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1081         slab_lock(page);
1082
1083         if (!check_slab(s, page))
1084                 goto fail;
1085
1086 next_object:
1087         cnt++;
1088
1089         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1090                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1091                 goto fail;
1092         }
1093
1094         if (on_freelist(s, page, object)) {
1095                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1096                 goto fail;
1097         }
1098
1099         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1100                 goto out;
1101
1102         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1103                 if (!PageSlab(page)) {
1104                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1105                                 "outside of slab", object);
1106                 } else if (!page->slab_cache) {
1107                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1108                                object);
1109                         dump_stack();
1110                 } else
1111                         object_err(s, page, object,
1112                                         "page slab pointer corrupt.");
1113                 goto fail;
1114         }
1115
1116         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1117                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1118         trace(s, page, object, 0);
1119         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1120         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1121
1122         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1123         if (object != tail) {
1124                 object = get_freepointer(s, object);
1125                 goto next_object;
1126         }
1127 out:
1128         if (cnt != bulk_cnt)
1129                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1130                          bulk_cnt, cnt);
1131
1132         slab_unlock(page);
1133         /*
1134          * Keep node_lock to preserve integrity
1135          * until the object is actually freed
1136          */
1137         return n;
1138
1139 fail:
1140         slab_unlock(page);
1141         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1142         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1143         return NULL;
1144 }
1145
1146 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1147 {
1148         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1149         if (*str++ != '=' || !*str)
1150                 /*
1151                  * No options specified. Switch on full debugging.
1152                  */
1153                 goto out;
1154
1155         if (*str == ',')
1156                 /*
1157                  * No options but restriction on slabs. This means full
1158                  * debugging for slabs matching a pattern.
1159                  */
1160                 goto check_slabs;
1161
1162         slub_debug = 0;
1163         if (*str == '-')
1164                 /*
1165                  * Switch off all debugging measures.
1166                  */
1167                 goto out;
1168
1169         /*
1170          * Determine which debug features should be switched on
1171          */
1172         for (; *str && *str != ','; str++) {
1173                 switch (tolower(*str)) {
1174                 case 'f':
1175                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1176                         break;
1177                 case 'z':
1178                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1179                         break;
1180                 case 'p':
1181                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1182                         break;
1183                 case 'u':
1184                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1185                         break;
1186                 case 't':
1187                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1188                         break;
1189                 case 'a':
1190                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1191                         break;
1192                 case 'o':
1193                         /*
1194                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1195                          * order would increase as a result.
1196                          */
1197                         disable_higher_order_debug = 1;
1198                         break;
1199                 default:
1200                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1201                                *str);
1202                 }
1203         }
1204
1205 check_slabs:
1206         if (*str == ',')
1207                 slub_debug_slabs = str + 1;
1208 out:
1209         return 1;
1210 }
1211
1212 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1213
1214 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1215         unsigned long flags, const char *name,
1216         void (*ctor)(void *))
1217 {
1218         /*
1219          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1220          */
1221         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs || (name &&
1222                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)))))
1223                 flags |= slub_debug;
1224
1225         return flags;
1226 }
1227 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1228 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1229                         struct page *page, void *object) {}
1230
1231 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1232         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1233
1234 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1235         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1236         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1237         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1238
1239 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1240                         { return 1; }
1241 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1242                         void *object, u8 val) { return 1; }
1243 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1244                                         struct page *page) {}
1245 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1246                                         struct page *page) {}
1247 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1248         unsigned long flags, const char *name,
1249         void (*ctor)(void *))
1250 {
1251         return flags;
1252 }
1253 #define slub_debug 0
1254
1255 #define disable_higher_order_debug 0
1256
1257 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1258                                                         { return 0; }
1259 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1260                                                         { return 0; }
1261 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1262                                                         int objects) {}
1263 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1264                                                         int objects) {}
1265
1266 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1267
1268 /*
1269  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1270  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1271  */
1272 static inline void kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1273 {
1274         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1275         kasan_kmalloc_large(ptr, size);
1276 }
1277
1278 static inline void kfree_hook(const void *x)
1279 {
1280         kmemleak_free(x);
1281         kasan_kfree_large(x);
1282 }
1283
1284 static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1285                                                      gfp_t flags)
1286 {
1287         flags &= gfp_allowed_mask;
1288         lockdep_trace_alloc(flags);
1289         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
1290
1291         if (should_failslab(s->object_size, flags, s->flags))
1292                 return NULL;
1293
1294         return memcg_kmem_get_cache(s, flags);
1295 }
1296
1297 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1298                                         size_t size, void **p)
1299 {
1300         size_t i;
1301
1302         flags &= gfp_allowed_mask;
1303         for (i = 0; i < size; i++) {
1304                 void *object = p[i];
1305
1306                 kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
1307                 kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1,
1308                                          s->flags, flags);
1309                 kasan_slab_alloc(s, object);
1310         }
1311         memcg_kmem_put_cache(s);
1312 }
1313
1314 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1315 {
1316         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1317
1318         /*
1319          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1320          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1321          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1322          */
1323 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
1324         {
1325                 unsigned long flags;
1326
1327                 local_irq_save(flags);
1328                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
1329                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1330                 local_irq_restore(flags);
1331         }
1332 #endif
1333         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1334                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1335
1336         kasan_slab_free(s, x);
1337 }
1338
1339 static inline void slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1340                                            void *head, void *tail)
1341 {
1342 /*
1343  * Compiler cannot detect this function can be removed if slab_free_hook()
1344  * evaluates to nothing.  Thus, catch all relevant config debug options here.
1345  */
1346 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) ||                \
1347         defined(CONFIG_LOCKDEP) ||              \
1348         defined(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK) ||       \
1349         defined(CONFIG_DEBUG_OBJECTS_FREE) ||   \
1350         defined(CONFIG_KASAN)
1351
1352         void *object = head;
1353         void *tail_obj = tail ? : head;
1354
1355         do {
1356                 slab_free_hook(s, object);
1357         } while ((object != tail_obj) &&
1358                  (object = get_freepointer(s, object)));
1359 #endif
1360 }
1361
1362 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1363                                 void *object)
1364 {
1365         setup_object_debug(s, page, object);
1366         if (unlikely(s->ctor)) {
1367                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1368                 s->ctor(object);
1369                 kasan_poison_object_data(s, object);
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Slab allocation and freeing
1375  */
1376 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1377                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1378 {
1379         struct page *page;
1380         int order = oo_order(oo);
1381
1382         flags |= __GFP_NOTRACK;
1383
1384         if (node == NUMA_NO_NODE)
1385                 page = alloc_pages(flags, order);
1386         else
1387                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1388
1389         if (page && memcg_charge_slab(page, flags, order, s)) {
1390                 __free_pages(page, order);
1391                 page = NULL;
1392         }
1393
1394         return page;
1395 }
1396
1397 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1398 {
1399         struct page *page;
1400         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1401         gfp_t alloc_gfp;
1402         void *start, *p;
1403         int idx, order;
1404
1405         flags &= gfp_allowed_mask;
1406
1407         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1408                 local_irq_enable();
1409
1410         flags |= s->allocflags;
1411
1412         /*
1413          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1414          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1415          */
1416         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1417         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1418                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
1419
1420         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1421         if (unlikely(!page)) {
1422                 oo = s->min;
1423                 alloc_gfp = flags;
1424                 /*
1425                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1426                  * Try a lower order alloc if possible
1427                  */
1428                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1429                 if (unlikely(!page))
1430                         goto out;
1431                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1432         }
1433
1434         if (kmemcheck_enabled &&
1435             !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1436                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1437
1438                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), alloc_gfp, node);
1439
1440                 /*
1441                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1442                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1443                  */
1444                 if (s->ctor)
1445                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1446                 else
1447                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1448         }
1449
1450         page->objects = oo_objects(oo);
1451
1452         order = compound_order(page);
1453         page->slab_cache = s;
1454         __SetPageSlab(page);
1455         if (page_is_pfmemalloc(page))
1456                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1457
1458         start = page_address(page);
1459
1460         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1461                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1462
1463         kasan_poison_slab(page);
1464
1465         for_each_object_idx(p, idx, s, start, page->objects) {
1466                 setup_object(s, page, p);
1467                 if (likely(idx < page->objects))
1468                         set_freepointer(s, p, p + s->size);
1469                 else
1470                         set_freepointer(s, p, NULL);
1471         }
1472
1473         page->freelist = start;
1474         page->inuse = page->objects;
1475         page->frozen = 1;
1476
1477 out:
1478         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1479                 local_irq_disable();
1480         if (!page)
1481                 return NULL;
1482
1483         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1484                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1485                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1486                 1 << oo_order(oo));
1487
1488         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1489
1490         return page;
1491 }
1492
1493 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1494 {
1495         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1496                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1497                 BUG();
1498         }
1499
1500         return allocate_slab(s,
1501                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1502 }
1503
1504 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1505 {
1506         int order = compound_order(page);
1507         int pages = 1 << order;
1508
1509         if (kmem_cache_debug(s)) {
1510                 void *p;
1511
1512                 slab_pad_check(s, page);
1513                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1514                                                 page->objects)
1515                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1516         }
1517
1518         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1519
1520         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1521                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1522                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1523                 -pages);
1524
1525         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1526         __ClearPageSlab(page);
1527
1528         page_mapcount_reset(page);
1529         if (current->reclaim_state)
1530                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1531         __free_kmem_pages(page, order);
1532 }
1533
1534 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1535         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1536
1537 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1538 {
1539         struct page *page;
1540
1541         if (need_reserve_slab_rcu)
1542                 page = virt_to_head_page(h);
1543         else
1544                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1545
1546         __free_slab(page->slab_cache, page);
1547 }
1548
1549 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1550 {
1551         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1552                 struct rcu_head *head;
1553
1554                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1555                         int order = compound_order(page);
1556                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1557
1558                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1559                         head = page_address(page) + offset;
1560                 } else {
1561                         head = &page->rcu_head;
1562                 }
1563
1564                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1565         } else
1566                 __free_slab(s, page);
1567 }
1568
1569 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1570 {
1571         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1572         free_slab(s, page);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * Management of partially allocated slabs.
1577  */
1578 static inline void
1579 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1580 {
1581         n->nr_partial++;
1582         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1583                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1584         else
1585                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1586 }
1587
1588 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1589                                 struct page *page, int tail)
1590 {
1591         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1592         __add_partial(n, page, tail);
1593 }
1594
1595 static inline void
1596 __remove_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1597 {
1598         list_del(&page->lru);
1599         n->nr_partial--;
1600 }
1601
1602 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1603                                         struct page *page)
1604 {
1605         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1606         __remove_partial(n, page);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1611  * return the pointer to the freelist.
1612  *
1613  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1614  */
1615 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1616                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1617                 int mode, int *objects)
1618 {
1619         void *freelist;
1620         unsigned long counters;
1621         struct page new;
1622
1623         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1624
1625         /*
1626          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1627          * The old freelist is the list of objects for the
1628          * per cpu allocation list.
1629          */
1630         freelist = page->freelist;
1631         counters = page->counters;
1632         new.counters = counters;
1633         *objects = new.objects - new.inuse;
1634         if (mode) {
1635                 new.inuse = page->objects;
1636                 new.freelist = NULL;
1637         } else {
1638                 new.freelist = freelist;
1639         }
1640
1641         VM_BUG_ON(new.frozen);
1642         new.frozen = 1;
1643
1644         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1645                         freelist, counters,
1646                         new.freelist, new.counters,
1647                         "acquire_slab"))
1648                 return NULL;
1649
1650         remove_partial(n, page);
1651         WARN_ON(!freelist);
1652         return freelist;
1653 }
1654
1655 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1656 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1657
1658 /*
1659  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1660  */
1661 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1662                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1663 {
1664         struct page *page, *page2;
1665         void *object = NULL;
1666         int available = 0;
1667         int objects;
1668
1669         /*
1670          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1671          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1672          * partial slab and there is none available then get_partials()
1673          * will return NULL.
1674          */
1675         if (!n || !n->nr_partial)
1676                 return NULL;
1677
1678         spin_lock(&n->list_lock);
1679         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1680                 void *t;
1681
1682                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1683                         continue;
1684
1685                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1686                 if (!t)
1687                         break;
1688
1689                 available += objects;
1690                 if (!object) {
1691                         c->page = page;
1692                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1693                         object = t;
1694                 } else {
1695                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1696                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1697                 }
1698                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1699                         || available > s->cpu_partial / 2)
1700                         break;
1701
1702         }
1703         spin_unlock(&n->list_lock);
1704         return object;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1709  */
1710 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1711                 struct kmem_cache_cpu *c)
1712 {
1713 #ifdef CONFIG_NUMA
1714         struct zonelist *zonelist;
1715         struct zoneref *z;
1716         struct zone *zone;
1717         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1718         void *object;
1719         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1720
1721         /*
1722          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1723          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1724          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1725          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1726          *
1727          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1728          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1729          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1730          * from other nodes and filled up.
1731          *
1732          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1733          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1734          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1735          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1736          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1737          * with available objects.
1738          */
1739         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1740                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1741                 return NULL;
1742
1743         do {
1744                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1745                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1746                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1747                         struct kmem_cache_node *n;
1748
1749                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1750
1751                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1752                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1753                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1754                                 if (object) {
1755                                         /*
1756                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1757                                          * here - if mems_allowed was updated in
1758                                          * parallel, that was a harmless race
1759                                          * between allocation and the cpuset
1760                                          * update
1761                                          */
1762                                         return object;
1763                                 }
1764                         }
1765                 }
1766         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1767 #endif
1768         return NULL;
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Get a partial page, lock it and return it.
1773  */
1774 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1775                 struct kmem_cache_cpu *c)
1776 {
1777         void *object;
1778         int searchnode = node;
1779
1780         if (node == NUMA_NO_NODE)
1781                 searchnode = numa_mem_id();
1782         else if (!node_present_pages(node))
1783                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1784
1785         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1786         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1787                 return object;
1788
1789         return get_any_partial(s, flags, c);
1790 }
1791
1792 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1793 /*
1794  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1795  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1796  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1797  */
1798 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1799 #else
1800 /*
1801  * No preemption supported therefore also no need to check for
1802  * different cpus.
1803  */
1804 #define TID_STEP 1
1805 #endif
1806
1807 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1808 {
1809         return tid + TID_STEP;
1810 }
1811
1812 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1813 {
1814         return tid % TID_STEP;
1815 }
1816
1817 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1818 {
1819         return tid / TID_STEP;
1820 }
1821
1822 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1823 {
1824         return cpu;
1825 }
1826
1827 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1828                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1829 {
1830 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1831         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1832
1833         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1834
1835 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1836         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1837                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
1838                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1839         else
1840 #endif
1841         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1842                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1843                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1844         else
1845                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1846                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1847 #endif
1848         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1849 }
1850
1851 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1852 {
1853         int cpu;
1854
1855         for_each_possible_cpu(cpu)
1856                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1857 }
1858
1859 /*
1860  * Remove the cpu slab
1861  */
1862 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1863                                 void *freelist)
1864 {
1865         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1866         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1867         int lock = 0;
1868         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1869         void *nextfree;
1870         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1871         struct page new;
1872         struct page old;
1873
1874         if (page->freelist) {
1875                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1876                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1877         }
1878
1879         /*
1880          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1881          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1882          * last one.
1883          *
1884          * There is no need to take the list->lock because the page
1885          * is still frozen.
1886          */
1887         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1888                 void *prior;
1889                 unsigned long counters;
1890
1891                 do {
1892                         prior = page->freelist;
1893                         counters = page->counters;
1894                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1895                         new.counters = counters;
1896                         new.inuse--;
1897                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1898
1899                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1900                         prior, counters,
1901                         freelist, new.counters,
1902                         "drain percpu freelist"));
1903
1904                 freelist = nextfree;
1905         }
1906
1907         /*
1908          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1909          * list presence reflects the actual number of objects
1910          * during unfreeze.
1911          *
1912          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1913          * with the count. If there is a mismatch then the page
1914          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1915          *
1916          * Then we restart the process which may have to remove
1917          * the page from the list that we just put it on again
1918          * because the number of objects in the slab may have
1919          * changed.
1920          */
1921 redo:
1922
1923         old.freelist = page->freelist;
1924         old.counters = page->counters;
1925         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1926
1927         /* Determine target state of the slab */
1928         new.counters = old.counters;
1929         if (freelist) {
1930                 new.inuse--;
1931                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1932                 new.freelist = freelist;
1933         } else
1934                 new.freelist = old.freelist;
1935
1936         new.frozen = 0;
1937
1938         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
1939                 m = M_FREE;
1940         else if (new.freelist) {
1941                 m = M_PARTIAL;
1942                 if (!lock) {
1943                         lock = 1;
1944                         /*
1945                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1946                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1947                          * is frozen
1948                          */
1949                         spin_lock(&n->list_lock);
1950                 }
1951         } else {
1952                 m = M_FULL;
1953                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1954                         lock = 1;
1955                         /*
1956                          * This also ensures that the scanning of full
1957                          * slabs from diagnostic functions will not see
1958                          * any frozen slabs.
1959                          */
1960                         spin_lock(&n->list_lock);
1961                 }
1962         }
1963
1964         if (l != m) {
1965
1966                 if (l == M_PARTIAL)
1967
1968                         remove_partial(n, page);
1969
1970                 else if (l == M_FULL)
1971
1972                         remove_full(s, n, page);
1973
1974                 if (m == M_PARTIAL) {
1975
1976                         add_partial(n, page, tail);
1977                         stat(s, tail);
1978
1979                 } else if (m == M_FULL) {
1980
1981                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1982                         add_full(s, n, page);
1983
1984                 }
1985         }
1986
1987         l = m;
1988         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1989                                 old.freelist, old.counters,
1990                                 new.freelist, new.counters,
1991                                 "unfreezing slab"))
1992                 goto redo;
1993
1994         if (lock)
1995                 spin_unlock(&n->list_lock);
1996
1997         if (m == M_FREE) {
1998                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1999                 discard_slab(s, page);
2000                 stat(s, FREE_SLAB);
2001         }
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2006  *
2007  * This function must be called with interrupts disabled
2008  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2009  * to guarantee no concurrent accesses).
2010  */
2011 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2012                 struct kmem_cache_cpu *c)
2013 {
2014 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2015         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2016         struct page *page, *discard_page = NULL;
2017
2018         while ((page = c->partial)) {
2019                 struct page new;
2020                 struct page old;
2021
2022                 c->partial = page->next;
2023
2024                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2025                 if (n != n2) {
2026                         if (n)
2027                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2028
2029                         n = n2;
2030                         spin_lock(&n->list_lock);
2031                 }
2032
2033                 do {
2034
2035                         old.freelist = page->freelist;
2036                         old.counters = page->counters;
2037                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2038
2039                         new.counters = old.counters;
2040                         new.freelist = old.freelist;
2041
2042                         new.frozen = 0;
2043
2044                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2045                                 old.freelist, old.counters,
2046                                 new.freelist, new.counters,
2047                                 "unfreezing slab"));
2048
2049                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2050                         page->next = discard_page;
2051                         discard_page = page;
2052                 } else {
2053                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2054                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2055                 }
2056         }
2057
2058         if (n)
2059                 spin_unlock(&n->list_lock);
2060
2061         while (discard_page) {
2062                 page = discard_page;
2063                 discard_page = discard_page->next;
2064
2065                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2066                 discard_slab(s, page);
2067                 stat(s, FREE_SLAB);
2068         }
2069 #endif
2070 }
2071
2072 /*
2073  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
2074  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
2075  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
2076  * onto a random cpus partial slot.
2077  *
2078  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2079  * per node partial list.
2080  */
2081 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2082 {
2083 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2084         struct page *oldpage;
2085         int pages;
2086         int pobjects;
2087
2088         preempt_disable();
2089         do {
2090                 pages = 0;
2091                 pobjects = 0;
2092                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2093
2094                 if (oldpage) {
2095                         pobjects = oldpage->pobjects;
2096                         pages = oldpage->pages;
2097                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2098                                 unsigned long flags;
2099                                 /*
2100                                  * partial array is full. Move the existing
2101                                  * set to the per node partial list.
2102                                  */
2103                                 local_irq_save(flags);
2104                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2105                                 local_irq_restore(flags);
2106                                 oldpage = NULL;
2107                                 pobjects = 0;
2108                                 pages = 0;
2109                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2110                         }
2111                 }
2112
2113                 pages++;
2114                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2115
2116                 page->pages = pages;
2117                 page->pobjects = pobjects;
2118                 page->next = oldpage;
2119
2120         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2121                                                                 != oldpage);
2122         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2123                 unsigned long flags;
2124
2125                 local_irq_save(flags);
2126                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2127                 local_irq_restore(flags);
2128         }
2129         preempt_enable();
2130 #endif
2131 }
2132
2133 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2134 {
2135         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2136         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
2137
2138         c->tid = next_tid(c->tid);
2139         c->page = NULL;
2140         c->freelist = NULL;
2141 }
2142
2143 /*
2144  * Flush cpu slab.
2145  *
2146  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2147  */
2148 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2149 {
2150         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2151
2152         if (likely(c)) {
2153                 if (c->page)
2154                         flush_slab(s, c);
2155
2156                 unfreeze_partials(s, c);
2157         }
2158 }
2159
2160 static void flush_cpu_slab(void *d)
2161 {
2162         struct kmem_cache *s = d;
2163
2164         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2165 }
2166
2167 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2168 {
2169         struct kmem_cache *s = info;
2170         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2171
2172         return c->page || c->partial;
2173 }
2174
2175 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2176 {
2177         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2178 }
2179
2180 /*
2181  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2182  * locality expectations.
2183  */
2184 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2185 {
2186 #ifdef CONFIG_NUMA
2187         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2188                 return 0;
2189 #endif
2190         return 1;
2191 }
2192
2193 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2194 static int count_free(struct page *page)
2195 {
2196         return page->objects - page->inuse;
2197 }
2198
2199 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2200 {
2201         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2202 }
2203 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2204
2205 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2206 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2207                                         int (*get_count)(struct page *))
2208 {
2209         unsigned long flags;
2210         unsigned long x = 0;
2211         struct page *page;
2212
2213         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2214         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2215                 x += get_count(page);
2216         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2217         return x;
2218 }
2219 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2220
2221 static noinline void
2222 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2223 {
2224 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2225         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2226                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2227         int node;
2228         struct kmem_cache_node *n;
2229
2230         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2231                 return;
2232
2233         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2234                 nid, gfpflags);
2235         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, default order: %d, min order: %d\n",
2236                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2237                 oo_order(s->min));
2238
2239         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2240                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2241                         s->name);
2242
2243         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2244                 unsigned long nr_slabs;
2245                 unsigned long nr_objs;
2246                 unsigned long nr_free;
2247
2248                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2249                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2250                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2251
2252                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2253                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2254         }
2255 #endif
2256 }
2257
2258 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2259                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2260 {
2261         void *freelist;
2262         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2263         struct page *page;
2264
2265         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2266
2267         if (freelist)
2268                 return freelist;
2269
2270         page = new_slab(s, flags, node);
2271         if (page) {
2272                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2273                 if (c->page)
2274                         flush_slab(s, c);
2275
2276                 /*
2277                  * No other reference to the page yet so we can
2278                  * muck around with it freely without cmpxchg
2279                  */
2280                 freelist = page->freelist;
2281                 page->freelist = NULL;
2282
2283                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2284                 c->page = page;
2285                 *pc = c;
2286         } else
2287                 freelist = NULL;
2288
2289         return freelist;
2290 }
2291
2292 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2293 {
2294         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2295                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2296
2297         return true;
2298 }
2299
2300 /*
2301  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2302  * per cpu freelist or deactivate the page.
2303  *
2304  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2305  *
2306  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2307  *
2308  * This function must be called with interrupt disabled.
2309  */
2310 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2311 {
2312         struct page new;
2313         unsigned long counters;
2314         void *freelist;
2315
2316         do {
2317                 freelist = page->freelist;
2318                 counters = page->counters;
2319
2320                 new.counters = counters;
2321                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2322
2323                 new.inuse = page->objects;
2324                 new.frozen = freelist != NULL;
2325
2326         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2327                 freelist, counters,
2328                 NULL, new.counters,
2329                 "get_freelist"));
2330
2331         return freelist;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2336  * debugging duties.
2337  *
2338  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2339  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2340  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2341  *
2342  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2343  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2344  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2345  *
2346  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2347  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2348  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2349  *
2350  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2351  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2352  */
2353 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2354                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2355 {
2356         void *freelist;
2357         struct page *page;
2358
2359         page = c->page;
2360         if (!page)
2361                 goto new_slab;
2362 redo:
2363
2364         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2365                 int searchnode = node;
2366
2367                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2368                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2369
2370                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2371                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2372                         deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2373                         c->page = NULL;
2374                         c->freelist = NULL;
2375                         goto new_slab;
2376                 }
2377         }
2378
2379         /*
2380          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2381          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2382          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2383          */
2384         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2385                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2386                 c->page = NULL;
2387                 c->freelist = NULL;
2388                 goto new_slab;
2389         }
2390
2391         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2392         freelist = c->freelist;
2393         if (freelist)
2394                 goto load_freelist;
2395
2396         freelist = get_freelist(s, page);
2397
2398         if (!freelist) {
2399                 c->page = NULL;
2400                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2401                 goto new_slab;
2402         }
2403
2404         stat(s, ALLOC_REFILL);
2405
2406 load_freelist:
2407         /*
2408          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2409          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2410          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2411          */
2412         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2413         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2414         c->tid = next_tid(c->tid);
2415         return freelist;
2416
2417 new_slab:
2418
2419         if (c->partial) {
2420                 page = c->page = c->partial;
2421                 c->partial = page->next;
2422                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2423                 c->freelist = NULL;
2424                 goto redo;
2425         }
2426
2427         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2428
2429         if (unlikely(!freelist)) {
2430                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2431                 return NULL;
2432         }
2433
2434         page = c->page;
2435         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2436                 goto load_freelist;
2437
2438         /* Only entered in the debug case */
2439         if (kmem_cache_debug(s) &&
2440                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2441                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2442
2443         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2444         c->page = NULL;
2445         c->freelist = NULL;
2446         return freelist;
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2451  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2452  */
2453 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2454                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2455 {
2456         void *p;
2457         unsigned long flags;
2458
2459         local_irq_save(flags);
2460 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2461         /*
2462          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2463          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2464          * pointer.
2465          */
2466         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2467 #endif
2468
2469         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2470         local_irq_restore(flags);
2471         return p;
2472 }
2473
2474 /*
2475  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2476  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2477  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2478  *
2479  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2480  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2481  *
2482  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2483  */
2484 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2485                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2486 {
2487         void *object;
2488         struct kmem_cache_cpu *c;
2489         struct page *page;
2490         unsigned long tid;
2491
2492         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2493         if (!s)
2494                 return NULL;
2495 redo:
2496         /*
2497          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2498          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2499          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2500          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2501          *
2502          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2503          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPT so we need
2504          * to check if it is matched or not.
2505          */
2506         do {
2507                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2508                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2509         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2510                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2511
2512         /*
2513          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2514          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2515          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2516          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2517          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2518          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2519          */
2520         barrier();
2521
2522         /*
2523          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2524          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2525          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2526          * linked list in between.
2527          */
2528
2529         object = c->freelist;
2530         page = c->page;
2531         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2532                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2533                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2534         } else {
2535                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2536
2537                 /*
2538                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2539                  * operation and if we are on the right processor.
2540                  *
2541                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2542                  * semantics!)
2543                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2544                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2545                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2546                  *
2547                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2548                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2549                  * other cpus.
2550                  */
2551                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2552                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2553                                 object, tid,
2554                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2555
2556                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2557                         goto redo;
2558                 }
2559                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2560                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2561         }
2562
2563         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2564                 memset(object, 0, s->object_size);
2565
2566         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, 1, &object);
2567
2568         return object;
2569 }
2570
2571 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2572                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2573 {
2574         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2575 }
2576
2577 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2578 {
2579         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2580
2581         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2582                                 s->size, gfpflags);
2583
2584         return ret;
2585 }
2586 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2587
2588 #ifdef CONFIG_TRACING
2589 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2590 {
2591         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2592         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2593         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2594         return ret;
2595 }
2596 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2597 #endif
2598
2599 #ifdef CONFIG_NUMA
2600 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2601 {
2602         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2603
2604         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2605                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2606
2607         return ret;
2608 }
2609 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2610
2611 #ifdef CONFIG_TRACING
2612 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2613                                     gfp_t gfpflags,
2614                                     int node, size_t size)
2615 {
2616         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2617
2618         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2619                            size, s->size, gfpflags, node);
2620
2621         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2622         return ret;
2623 }
2624 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2625 #endif
2626 #endif
2627
2628 /*
2629  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2630  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2631  *
2632  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2633  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2634  * handling required then we can return immediately.
2635  */
2636 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2637                         void *head, void *tail, int cnt,
2638                         unsigned long addr)
2639
2640 {
2641         void *prior;
2642         int was_frozen;
2643         struct page new;
2644         unsigned long counters;
2645         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2646         unsigned long uninitialized_var(flags);
2647
2648         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2649
2650         if (kmem_cache_debug(s) &&
2651             !(n = free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt,
2652                                         addr, &flags)))
2653                 return;
2654
2655         do {
2656                 if (unlikely(n)) {
2657                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2658                         n = NULL;
2659                 }
2660                 prior = page->freelist;
2661                 counters = page->counters;
2662                 set_freepointer(s, tail, prior);
2663                 new.counters = counters;
2664                 was_frozen = new.frozen;
2665                 new.inuse -= cnt;
2666                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2667
2668                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2669
2670                                 /*
2671                                  * Slab was on no list before and will be
2672                                  * partially empty
2673                                  * We can defer the list move and instead
2674                                  * freeze it.
2675                                  */
2676                                 new.frozen = 1;
2677
2678                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2679
2680                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2681                                 /*
2682                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2683                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2684                                  * drop the list_lock without any processing.
2685                                  *
2686                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2687                                  * other processors updating the list of slabs.
2688                                  */
2689                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2690
2691                         }
2692                 }
2693
2694         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2695                 prior, counters,
2696                 head, new.counters,
2697                 "__slab_free"));
2698
2699         if (likely(!n)) {
2700
2701                 /*
2702                  * If we just froze the page then put it onto the
2703                  * per cpu partial list.
2704                  */
2705                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2706                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2707                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2708                 }
2709                 /*
2710                  * The list lock was not taken therefore no list
2711                  * activity can be necessary.
2712                  */
2713                 if (was_frozen)
2714                         stat(s, FREE_FROZEN);
2715                 return;
2716         }
2717
2718         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2719                 goto slab_empty;
2720
2721         /*
2722          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2723          * then add it.
2724          */
2725         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2726                 if (kmem_cache_debug(s))
2727                         remove_full(s, n, page);
2728                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2729                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2730         }
2731         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2732         return;
2733
2734 slab_empty:
2735         if (prior) {
2736                 /*
2737                  * Slab on the partial list.
2738                  */
2739                 remove_partial(n, page);
2740                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2741         } else {
2742                 /* Slab must be on the full list */
2743                 remove_full(s, n, page);
2744         }
2745
2746         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2747         stat(s, FREE_SLAB);
2748         discard_slab(s, page);
2749 }
2750
2751 /*
2752  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2753  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2754  *
2755  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2756  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2757  * the item before.
2758  *
2759  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2760  * with all sorts of special processing.
2761  *
2762  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
2763  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
2764  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
2765  */
2766 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2767                                       void *head, void *tail, int cnt,
2768                                       unsigned long addr)
2769 {
2770         void *tail_obj = tail ? : head;
2771         struct kmem_cache_cpu *c;
2772         unsigned long tid;
2773
2774         slab_free_freelist_hook(s, head, tail);
2775
2776 redo:
2777         /*
2778          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2779          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2780          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2781          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2782          */
2783         do {
2784                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2785                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2786         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2787                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2788
2789         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2790         barrier();
2791
2792         if (likely(page == c->page)) {
2793                 set_freepointer(s, tail_obj, c->freelist);
2794
2795                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2796                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2797                                 c->freelist, tid,
2798                                 head, next_tid(tid)))) {
2799
2800                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2801                         goto redo;
2802                 }
2803                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2804         } else
2805                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
2806
2807 }
2808
2809 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2810 {
2811         s = cache_from_obj(s, x);
2812         if (!s)
2813                 return;
2814         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
2815         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2818
2819 struct detached_freelist {
2820         struct page *page;
2821         void *tail;
2822         void *freelist;
2823         int cnt;
2824 };
2825
2826 /*
2827  * This function progressively scans the array with free objects (with
2828  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
2829  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
2830  * page/objects.  This can happen without any need for
2831  * synchronization, because the objects are owned by running process.
2832  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
2833  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
2834  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
2835  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
2836  * to performance reasons.
2837  */
2838 static int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
2839                                    void **p, struct detached_freelist *df)
2840 {
2841         size_t first_skipped_index = 0;
2842         int lookahead = 3;
2843         void *object;
2844
2845         /* Always re-init detached_freelist */
2846         df->page = NULL;
2847
2848         do {
2849                 object = p[--size];
2850         } while (!object && size);
2851
2852         if (!object)
2853                 return 0;
2854
2855         /* Start new detached freelist */
2856         set_freepointer(s, object, NULL);
2857         df->page = virt_to_head_page(object);
2858         df->tail = object;
2859         df->freelist = object;
2860         p[size] = NULL; /* mark object processed */
2861         df->cnt = 1;
2862
2863         while (size) {
2864                 object = p[--size];
2865                 if (!object)
2866                         continue; /* Skip processed objects */
2867
2868                 /* df->page is always set at this point */
2869                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
2870                         /* Opportunity build freelist */
2871                         set_freepointer(s, object, df->freelist);
2872                         df->freelist = object;
2873                         df->cnt++;
2874                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
2875
2876                         continue;
2877                 }
2878
2879                 /* Limit look ahead search */
2880                 if (!--lookahead)
2881                         break;
2882
2883                 if (!first_skipped_index)
2884                         first_skipped_index = size + 1;
2885         }
2886
2887         return first_skipped_index;
2888 }
2889
2890
2891 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2892 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
2893 {
2894         if (WARN_ON(!size))
2895                 return;
2896
2897         do {
2898                 struct detached_freelist df;
2899                 struct kmem_cache *s;
2900
2901                 /* Support for memcg */
2902                 s = cache_from_obj(orig_s, p[size - 1]);
2903
2904                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
2905                 if (unlikely(!df.page))
2906                         continue;
2907
2908                 slab_free(s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
2909         } while (likely(size));
2910 }
2911 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
2912
2913 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2914 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
2915                           void **p)
2916 {
2917         struct kmem_cache_cpu *c;
2918         int i;
2919
2920         /* memcg and kmem_cache debug support */
2921         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
2922         if (unlikely(!s))
2923                 return false;
2924         /*
2925          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
2926          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
2927          * handlers invoking normal fastpath.
2928          */
2929         local_irq_disable();
2930         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2931
2932         for (i = 0; i < size; i++) {
2933                 void *object = c->freelist;
2934
2935                 if (unlikely(!object)) {
2936                         /*
2937                          * Invoking slow path likely have side-effect
2938                          * of re-populating per CPU c->freelist
2939                          */
2940                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
2941                                             _RET_IP_, c);
2942                         if (unlikely(!p[i]))
2943                                 goto error;
2944
2945                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2946                         continue; /* goto for-loop */
2947                 }
2948                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
2949                 p[i] = object;
2950         }
2951         c->tid = next_tid(c->tid);
2952         local_irq_enable();
2953
2954         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
2955         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
2956                 int j;
2957
2958                 for (j = 0; j < i; j++)
2959                         memset(p[j], 0, s->object_size);
2960         }
2961
2962         /* memcg and kmem_cache debug support */
2963         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
2964         return i;
2965 error:
2966         local_irq_enable();
2967         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
2968         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
2969         return 0;
2970 }
2971 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
2972
2973
2974 /*
2975  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2976  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2977  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2978  * another.
2979  *
2980  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2981  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2982  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2983  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2984  * locking overhead.
2985  */
2986
2987 /*
2988  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2989  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2990  * and increases the number of allocations possible without having to
2991  * take the list_lock.
2992  */
2993 static int slub_min_order;
2994 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2995 static int slub_min_objects;
2996
2997 /*
2998  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2999  *
3000  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3001  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3002  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3003  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3004  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3005  * would be wasted.
3006  *
3007  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3008  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3009  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3010  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3011  *
3012  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3013  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3014  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3015  * of space in favor of a small page order.
3016  *
3017  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3018  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3019  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3020  * the smallest order which will fit the object.
3021  */
3022 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
3023                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
3024 {
3025         int order;
3026         int rem;
3027         int min_order = slub_min_order;
3028
3029         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3030                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3031
3032         for (order = max(min_order, get_order(min_objects * size + reserved));
3033                         order <= max_order; order++) {
3034
3035                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
3036
3037                 rem = (slab_size - reserved) % size;
3038
3039                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3040                         break;
3041         }
3042
3043         return order;
3044 }
3045
3046 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
3047 {
3048         int order;
3049         int min_objects;
3050         int fraction;
3051         int max_objects;
3052
3053         /*
3054          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3055          * works by first attempting to generate a layout with
3056          * the best configuration and backing off gradually.
3057          *
3058          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3059          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3060          */
3061         min_objects = slub_min_objects;
3062         if (!min_objects)
3063                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
3064         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
3065         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3066
3067         while (min_objects > 1) {
3068                 fraction = 16;
3069                 while (fraction >= 4) {
3070                         order = slab_order(size, min_objects,
3071                                         slub_max_order, fraction, reserved);
3072                         if (order <= slub_max_order)
3073                                 return order;
3074                         fraction /= 2;
3075                 }
3076                 min_objects--;
3077         }
3078
3079         /*
3080          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3081          * lets see if we can place a single object there.
3082          */
3083         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
3084         if (order <= slub_max_order)
3085                 return order;
3086
3087         /*
3088          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3089          */
3090         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
3091         if (order < MAX_ORDER)
3092                 return order;
3093         return -ENOSYS;
3094 }
3095
3096 static void
3097 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3098 {
3099         n->nr_partial = 0;
3100         spin_lock_init(&n->list_lock);
3101         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3102 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3103         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3104         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3105         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3106 #endif
3107 }
3108
3109 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3110 {
3111         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3112                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3113
3114         /*
3115          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3116          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3117          */
3118         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3119                                      2 * sizeof(void *));
3120
3121         if (!s->cpu_slab)
3122                 return 0;
3123
3124         init_kmem_cache_cpus(s);
3125
3126         return 1;
3127 }
3128
3129 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3130
3131 /*
3132  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3133  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3134  * possible.
3135  *
3136  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3137  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3138  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3139  */
3140 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3141 {
3142         struct page *page;
3143         struct kmem_cache_node *n;
3144
3145         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3146
3147         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3148
3149         BUG_ON(!page);
3150         if (page_to_nid(page) != node) {
3151                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3152                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3153         }
3154
3155         n = page->freelist;
3156         BUG_ON(!n);
3157         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3158         page->inuse = 1;
3159         page->frozen = 0;
3160         kmem_cache_node->node[node] = n;
3161 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3162         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3163         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3164 #endif
3165         kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node));
3166         init_kmem_cache_node(n);
3167         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3168
3169         /*
3170          * No locks need to be taken here as it has just been
3171          * initialized and there is no concurrent access.
3172          */
3173         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3174 }
3175
3176 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3177 {
3178         int node;
3179         struct kmem_cache_node *n;
3180
3181         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3182                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3183                 s->node[node] = NULL;
3184         }
3185 }
3186
3187 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3188 {
3189         int node;
3190
3191         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3192                 struct kmem_cache_node *n;
3193
3194                 if (slab_state == DOWN) {
3195                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3196                         continue;
3197                 }
3198                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3199                                                 GFP_KERNEL, node);
3200
3201                 if (!n) {
3202                         free_kmem_cache_nodes(s);
3203                         return 0;
3204                 }
3205
3206                 s->node[node] = n;
3207                 init_kmem_cache_node(n);
3208         }
3209         return 1;
3210 }
3211
3212 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3213 {
3214         if (min < MIN_PARTIAL)
3215                 min = MIN_PARTIAL;
3216         else if (min > MAX_PARTIAL)
3217                 min = MAX_PARTIAL;
3218         s->min_partial = min;
3219 }
3220
3221 /*
3222  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3223  * a slab object.
3224  */
3225 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3226 {
3227         unsigned long flags = s->flags;
3228         unsigned long size = s->object_size;
3229         int order;
3230
3231         /*
3232          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3233          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3234          * the possible location of the free pointer.
3235          */
3236         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3237
3238 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3239         /*
3240          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3241          * the slab may touch the object after free or before allocation
3242          * then we should never poison the object itself.
3243          */
3244         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
3245                         !s->ctor)
3246                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3247         else
3248                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3249
3250
3251         /*
3252          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3253          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3254          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3255          */
3256         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3257                 size += sizeof(void *);
3258 #endif
3259
3260         /*
3261          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3262          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3263          */
3264         s->inuse = size;
3265
3266         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3267                 s->ctor)) {
3268                 /*
3269                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3270                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3271                  * kmem_cache_free.
3272                  *
3273                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3274                  * destructor or are poisoning the objects.
3275                  */
3276                 s->offset = size;
3277                 size += sizeof(void *);
3278         }
3279
3280 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3281         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3282                 /*
3283                  * Need to store information about allocs and frees after
3284                  * the object.
3285                  */
3286                 size += 2 * sizeof(struct track);
3287
3288         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
3289                 /*
3290                  * Add some empty padding so that we can catch
3291                  * overwrites from earlier objects rather than let
3292                  * tracking information or the free pointer be
3293                  * corrupted if a user writes before the start
3294                  * of the object.
3295                  */
3296                 size += sizeof(void *);
3297 #endif
3298
3299         /*
3300          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3301          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3302          * each object to conform to the alignment.
3303          */
3304         size = ALIGN(size, s->align);
3305         s->size = size;
3306         if (forced_order >= 0)
3307                 order = forced_order;
3308         else
3309                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3310
3311         if (order < 0)
3312                 return 0;
3313
3314         s->allocflags = 0;
3315         if (order)
3316                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3317
3318         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3319                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3320
3321         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3322                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3323
3324         /*
3325          * Determine the number of objects per slab
3326          */
3327         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3328         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3329         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3330                 s->max = s->oo;
3331
3332         return !!oo_objects(s->oo);
3333 }
3334
3335 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3336 {
3337         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3338         s->reserved = 0;
3339
3340         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3341                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3342
3343         if (!calculate_sizes(s, -1))
3344                 goto error;
3345         if (disable_higher_order_debug) {
3346                 /*
3347                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3348                  * order increased.
3349                  */
3350                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3351                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3352                         s->offset = 0;
3353                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3354                                 goto error;
3355                 }
3356         }
3357
3358 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3359     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3360         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3361                 /* Enable fast mode */
3362                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3363 #endif
3364
3365         /*
3366          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3367          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3368          */
3369         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3370
3371         /*
3372          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3373          * per cpu partial lists of a processor.
3374          *
3375          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3376          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3377          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3378          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3379          *
3380          * This setting also determines
3381          *
3382          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3383          *    per node list when we reach the limit.
3384          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3385          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3386          *    50% to keep some capacity around for frees.
3387          */
3388         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3389                 s->cpu_partial = 0;
3390         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3391                 s->cpu_partial = 2;
3392         else if (s->size >= 1024)
3393                 s->cpu_partial = 6;
3394         else if (s->size >= 256)
3395                 s->cpu_partial = 13;
3396         else
3397                 s->cpu_partial = 30;
3398
3399 #ifdef CONFIG_NUMA
3400         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3401 #endif
3402         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3403                 goto error;
3404
3405         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3406                 return 0;
3407
3408         free_kmem_cache_nodes(s);
3409 error:
3410         if (flags & SLAB_PANIC)
3411                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3412                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3413                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size,
3414                         oo_order(s->oo), s->offset, flags);
3415         return -EINVAL;
3416 }
3417
3418 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3419                                                         const char *text)
3420 {
3421 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3422         void *addr = page_address(page);
3423         void *p;
3424         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3425                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3426         if (!map)
3427                 return;
3428         slab_err(s, page, text, s->name);
3429         slab_lock(page);
3430
3431         get_map(s, page, map);
3432         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3433
3434                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3435                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3436                         print_tracking(s, p);
3437                 }
3438         }
3439         slab_unlock(page);
3440         kfree(map);
3441 #endif
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3446  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3447  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3448  */
3449 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3450 {
3451         struct page *page, *h;
3452
3453         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3454                 if (!page->inuse) {
3455                         __remove_partial(n, page);
3456                         discard_slab(s, page);
3457                 } else {
3458                         list_slab_objects(s, page,
3459                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3460                 }
3461         }
3462 }
3463
3464 /*
3465  * Release all resources used by a slab cache.
3466  */
3467 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3468 {
3469         int node;
3470         struct kmem_cache_node *n;
3471
3472         flush_all(s);
3473         /* Attempt to free all objects */
3474         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3475                 free_partial(s, n);
3476                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3477                         return 1;
3478         }
3479         free_percpu(s->cpu_slab);
3480         free_kmem_cache_nodes(s);
3481         return 0;
3482 }
3483
3484 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3485 {
3486         return kmem_cache_close(s);
3487 }
3488
3489 /********************************************************************
3490  *              Kmalloc subsystem
3491  *******************************************************************/
3492
3493 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3494 {
3495         get_option(&str, &slub_min_order);
3496
3497         return 1;
3498 }
3499
3500 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3501
3502 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3503 {
3504         get_option(&str, &slub_max_order);
3505         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3506
3507         return 1;
3508 }
3509
3510 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3511
3512 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3513 {
3514         get_option(&str, &slub_min_objects);
3515
3516         return 1;
3517 }
3518
3519 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3520
3521 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3522 {
3523         struct kmem_cache *s;
3524         void *ret;
3525
3526         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3527                 return kmalloc_large(size, flags);
3528
3529         s = kmalloc_slab(size, flags);
3530
3531         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3532                 return s;
3533
3534         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3535
3536         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3537
3538         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3539
3540         return ret;
3541 }
3542 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3543
3544 #ifdef CONFIG_NUMA
3545 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3546 {
3547         struct page *page;
3548         void *ptr = NULL;
3549
3550         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3551         page = alloc_kmem_pages_node(node, flags, get_order(size));
3552         if (page)
3553                 ptr = page_address(page);
3554
3555         kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3556         return ptr;
3557 }
3558
3559 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3560 {
3561         struct kmem_cache *s;
3562         void *ret;
3563
3564         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3565                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3566
3567                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3568                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3569                                    flags, node);
3570
3571                 return ret;
3572         }
3573
3574         s = kmalloc_slab(size, flags);
3575
3576         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3577                 return s;
3578
3579         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3580
3581         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3582
3583         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3584
3585         return ret;
3586 }
3587 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3588 #endif
3589
3590 static size_t __ksize(const void *object)
3591 {
3592         struct page *page;
3593
3594         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3595                 return 0;
3596
3597         page = virt_to_head_page(object);
3598
3599         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3600                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3601                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3602         }
3603
3604         return slab_ksize(page->slab_cache);
3605 }
3606
3607 size_t ksize(const void *object)
3608 {
3609         size_t size = __ksize(object);
3610         /* We assume that ksize callers could use whole allocated area,
3611            so we need unpoison this area. */
3612         kasan_krealloc(object, size);
3613         return size;
3614 }
3615 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3616
3617 void kfree(const void *x)
3618 {
3619         struct page *page;
3620         void *object = (void *)x;
3621
3622         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3623
3624         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3625                 return;
3626
3627         page = virt_to_head_page(x);
3628         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3629                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3630                 kfree_hook(x);
3631                 __free_kmem_pages(page, compound_order(page));
3632                 return;
3633         }
3634         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
3635 }
3636 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3637
3638 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
3639
3640 /*
3641  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
3642  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
3643  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
3644  *
3645  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3646  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3647  * are freed in them.
3648  */
3649 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s, bool deactivate)
3650 {
3651         int node;
3652         int i;
3653         struct kmem_cache_node *n;
3654         struct page *page;
3655         struct page *t;
3656         struct list_head discard;
3657         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
3658         unsigned long flags;
3659         int ret = 0;
3660
3661         if (deactivate) {
3662                 /*
3663                  * Disable empty slabs caching. Used to avoid pinning offline
3664                  * memory cgroups by kmem pages that can be freed.
3665                  */
3666                 s->cpu_partial = 0;
3667                 s->min_partial = 0;
3668
3669                 /*
3670                  * s->cpu_partial is checked locklessly (see put_cpu_partial),
3671                  * so we have to make sure the change is visible.
3672                  */
3673                 kick_all_cpus_sync();
3674         }
3675
3676         flush_all(s);
3677         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3678                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
3679                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
3680                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
3681
3682                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3683
3684                 /*
3685                  * Build lists of slabs to discard or promote.
3686                  *
3687                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3688                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3689                  */
3690                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3691                         int free = page->objects - page->inuse;
3692
3693                         /* Do not reread page->inuse */
3694                         barrier();
3695
3696                         /* We do not keep full slabs on the list */
3697                         BUG_ON(free <= 0);
3698
3699                         if (free == page->objects) {
3700                                 list_move(&page->lru, &discard);
3701                                 n->nr_partial--;
3702                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
3703                                 list_move(&page->lru, promote + free - 1);
3704                 }
3705
3706                 /*
3707                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
3708                  * partial list.
3709                  */
3710                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
3711                         list_splice(promote + i, &n->partial);
3712
3713                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3714
3715                 /* Release empty slabs */
3716                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, lru)
3717                         discard_slab(s, page);
3718
3719                 if (slabs_node(s, node))
3720                         ret = 1;
3721         }
3722
3723         return ret;
3724 }
3725
3726 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3727 {
3728         struct kmem_cache *s;
3729
3730         mutex_lock(&slab_mutex);
3731         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3732                 __kmem_cache_shrink(s, false);
3733         mutex_unlock(&slab_mutex);
3734
3735         return 0;
3736 }
3737
3738 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3739 {
3740         struct kmem_cache_node *n;
3741         struct kmem_cache *s;
3742         struct memory_notify *marg = arg;
3743         int offline_node;
3744
3745         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3746
3747         /*
3748          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3749          * for it yet.
3750          */
3751         if (offline_node < 0)
3752                 return;
3753
3754         mutex_lock(&slab_mutex);
3755         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3756                 n = get_node(s, offline_node);
3757                 if (n) {
3758                         /*
3759                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3760                          * that is going down. We were unable to free them,
3761                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3762                          * callback. So, we must fail.
3763                          */
3764                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3765
3766                         s->node[offline_node] = NULL;
3767                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3768                 }
3769         }
3770         mutex_unlock(&slab_mutex);
3771 }
3772
3773 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3774 {
3775         struct kmem_cache_node *n;
3776         struct kmem_cache *s;
3777         struct memory_notify *marg = arg;
3778         int nid = marg->status_change_nid_normal;
3779         int ret = 0;
3780
3781         /*
3782          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3783          * already created. Nothing to do.
3784          */
3785         if (nid < 0)
3786                 return 0;
3787
3788         /*
3789          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3790          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3791          * online.
3792          */
3793         mutex_lock(&slab_mutex);
3794         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3795                 /*
3796                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3797                  *      since memory is not yet available from the node that
3798                  *      is brought up.
3799                  */
3800                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3801                 if (!n) {
3802                         ret = -ENOMEM;
3803                         goto out;
3804                 }
3805                 init_kmem_cache_node(n);
3806                 s->node[nid] = n;
3807         }
3808 out:
3809         mutex_unlock(&slab_mutex);
3810         return ret;
3811 }
3812
3813 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3814                                 unsigned long action, void *arg)
3815 {
3816         int ret = 0;
3817
3818         switch (action) {
3819         case MEM_GOING_ONLINE:
3820                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3821                 break;
3822         case MEM_GOING_OFFLINE:
3823                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3824                 break;
3825         case MEM_OFFLINE:
3826         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3827                 slab_mem_offline_callback(arg);
3828                 break;
3829         case MEM_ONLINE:
3830         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3831                 break;
3832         }
3833         if (ret)
3834                 ret = notifier_from_errno(ret);
3835         else
3836                 ret = NOTIFY_OK;
3837         return ret;
3838 }
3839
3840 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
3841         .notifier_call = slab_memory_callback,
3842         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
3843 };
3844
3845 /********************************************************************
3846  *                      Basic setup of slabs
3847  *******************************************************************/
3848
3849 /*
3850  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3851  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
3852  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
3853  */
3854
3855 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
3856 {
3857         int node;
3858         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3859         struct kmem_cache_node *n;
3860
3861         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
3862
3863         /*
3864          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
3865          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
3866          * IPIs around.
3867          */
3868         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
3869         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3870                 struct page *p;
3871
3872                 list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3873                         p->slab_cache = s;
3874
3875 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3876                 list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3877                         p->slab_cache = s;
3878 #endif
3879         }
3880         slab_init_memcg_params(s);
3881         list_add(&s->list, &slab_caches);
3882         return s;
3883 }
3884
3885 void __init kmem_cache_init(void)
3886 {
3887         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
3888                 boot_kmem_cache_node;
3889
3890         if (debug_guardpage_minorder())
3891                 slub_max_order = 0;
3892
3893         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
3894         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
3895
3896         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3897                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3898
3899         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
3900
3901         /* Able to allocate the per node structures */
3902         slab_state = PARTIAL;
3903
3904         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
3905                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
3906                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
3907                        SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3908
3909         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
3910
3911         /*
3912          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3913          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3914          * update any list pointers.
3915          */
3916         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
3917
3918         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3919         setup_kmalloc_cache_index_table();
3920         create_kmalloc_caches(0);
3921
3922 #ifdef CONFIG_SMP
3923         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3924 #endif
3925
3926         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d, CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3927                 cache_line_size(),
3928                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3929                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3930 }
3931
3932 void __init kmem_cache_init_late(void)
3933 {
3934 }
3935
3936 struct kmem_cache *
3937 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
3938                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3939 {
3940         struct kmem_cache *s, *c;
3941
3942         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3943         if (s) {
3944                 s->refcount++;
3945
3946                 /*
3947                  * Adjust the object sizes so that we clear
3948                  * the complete object on kzalloc.
3949                  */
3950                 s->object_size = max(s->object_size, (int)size);
3951                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3952
3953                 for_each_memcg_cache(c, s) {
3954                         c->object_size = s->object_size;
3955                         c->inuse = max_t(int, c->inuse,
3956                                          ALIGN(size, sizeof(void *)));
3957                 }
3958
3959                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3960                         s->refcount--;
3961                         s = NULL;
3962                 }
3963         }
3964
3965         return s;
3966 }
3967
3968 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3969 {
3970         int err;
3971
3972         err = kmem_cache_open(s, flags);
3973         if (err)
3974                 return err;
3975
3976         /* Mutex is not taken during early boot */
3977         if (slab_state <= UP)
3978                 return 0;
3979
3980         memcg_propagate_slab_attrs(s);
3981         err = sysfs_slab_add(s);
3982         if (err)
3983                 kmem_cache_close(s);
3984
3985         return err;
3986 }
3987
3988 #ifdef CONFIG_SMP
3989 /*
3990  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3991  * necessary.
3992  */
3993 static int slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3994                 unsigned long action, void *hcpu)
3995 {
3996         long cpu = (long)hcpu;
3997         struct kmem_cache *s;
3998         unsigned long flags;
3999
4000         switch (action) {
4001         case CPU_UP_CANCELED:
4002         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
4003         case CPU_DEAD:
4004         case CPU_DEAD_FROZEN:
4005                 mutex_lock(&slab_mutex);
4006                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4007                         local_irq_save(flags);
4008                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
4009                         local_irq_restore(flags);
4010                 }
4011                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4012                 break;
4013         default:
4014                 break;
4015         }
4016         return NOTIFY_OK;
4017 }
4018
4019 static struct notifier_block slab_notifier = {
4020         .notifier_call = slab_cpuup_callback
4021 };
4022
4023 #endif
4024
4025 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4026 {
4027         struct kmem_cache *s;
4028         void *ret;
4029
4030         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4031                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4032
4033         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4034
4035         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4036                 return s;
4037
4038         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller);
4039
4040         /* Honor the call site pointer we received. */
4041         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4042
4043         return ret;
4044 }
4045
4046 #ifdef CONFIG_NUMA
4047 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4048                                         int node, unsigned long caller)
4049 {
4050         struct kmem_cache *s;
4051         void *ret;
4052
4053         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4054                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4055
4056                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4057                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4058                                    gfpflags, node);
4059
4060                 return ret;
4061         }
4062
4063         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4064
4065         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4066                 return s;
4067
4068         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller);
4069
4070         /* Honor the call site pointer we received. */
4071         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4072
4073         return ret;
4074 }
4075 #endif
4076
4077 #ifdef CONFIG_SYSFS
4078 static int count_inuse(struct page *page)
4079 {
4080         return page->inuse;
4081 }
4082
4083 static int count_total(struct page *page)
4084 {
4085         return page->objects;
4086 }
4087 #endif
4088
4089 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4090 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4091                                                 unsigned long *map)
4092 {
4093         void *p;
4094         void *addr = page_address(page);
4095
4096         if (!check_slab(s, page) ||
4097                         !on_freelist(s, page, NULL))
4098                 return 0;
4099
4100         /* Now we know that a valid freelist exists */
4101         bitmap_zero(map, page->objects);
4102
4103         get_map(s, page, map);
4104         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4105                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4106                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
4107                                 return 0;
4108         }
4109
4110         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4111                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4112                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_ACTIVE))
4113                                 return 0;
4114         return 1;
4115 }
4116
4117 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4118                                                 unsigned long *map)
4119 {
4120         slab_lock(page);
4121         validate_slab(s, page, map);
4122         slab_unlock(page);
4123 }
4124
4125 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4126                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
4127 {
4128         unsigned long count = 0;
4129         struct page *page;
4130         unsigned long flags;
4131
4132         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4133
4134         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
4135                 validate_slab_slab(s, page, map);
4136                 count++;
4137         }
4138         if (count != n->nr_partial)
4139                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4140                        s->name, count, n->nr_partial);
4141
4142         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4143                 goto out;
4144
4145         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
4146                 validate_slab_slab(s, page, map);
4147                 count++;
4148         }
4149         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4150                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4151                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4152
4153 out:
4154         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4155         return count;
4156 }
4157
4158 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4159 {
4160         int node;
4161         unsigned long count = 0;
4162         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4163                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4164         struct kmem_cache_node *n;
4165
4166         if (!map)
4167                 return -ENOMEM;
4168
4169         flush_all(s);
4170         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4171                 count += validate_slab_node(s, n, map);
4172         kfree(map);
4173         return count;
4174 }
4175 /*
4176  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4177  * and freed.
4178  */
4179
4180 struct location {
4181         unsigned long count;
4182         unsigned long addr;
4183         long long sum_time;
4184         long min_time;
4185         long max_time;
4186         long min_pid;
4187         long max_pid;
4188         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4189         nodemask_t nodes;
4190 };
4191
4192 struct loc_track {
4193         unsigned long max;
4194         unsigned long count;
4195         struct location *loc;
4196 };
4197
4198 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4199 {
4200         if (t->max)
4201                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4202                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4203 }
4204
4205 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4206 {
4207         struct location *l;
4208         int order;
4209
4210         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4211
4212         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4213         if (!l)
4214                 return 0;
4215
4216         if (t->count) {
4217                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4218                 free_loc_track(t);
4219         }
4220         t->max = max;
4221         t->loc = l;
4222         return 1;
4223 }
4224
4225 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4226                                 const struct track *track)
4227 {
4228         long start, end, pos;
4229         struct location *l;
4230         unsigned long caddr;
4231         unsigned long age = jiffies - track->when;
4232
4233         start = -1;
4234         end = t->count;
4235
4236         for ( ; ; ) {
4237                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4238
4239                 /*
4240                  * There is nothing at "end". If we end up there
4241                  * we need to add something to before end.
4242                  */
4243                 if (pos == end)
4244                         break;
4245
4246                 caddr = t->loc[pos].addr;
4247                 if (track->addr == caddr) {
4248
4249                         l = &t->loc[pos];
4250                         l->count++;
4251                         if (track->when) {
4252                                 l->sum_time += age;
4253                                 if (age < l->min_time)
4254                                         l->min_time = age;
4255                                 if (age > l->max_time)
4256                                         l->max_time = age;
4257
4258                                 if (track->pid < l->min_pid)
4259                                         l->min_pid = track->pid;
4260                                 if (track->pid > l->max_pid)
4261                                         l->max_pid = track->pid;
4262
4263                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4264                                                 to_cpumask(l->cpus));
4265                         }
4266                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4267                         return 1;
4268                 }
4269
4270                 if (track->addr < caddr)
4271                         end = pos;
4272                 else
4273                         start = pos;
4274         }
4275
4276         /*
4277          * Not found. Insert new tracking element.
4278          */
4279         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4280                 return 0;
4281
4282         l = t->loc + pos;
4283         if (pos < t->count)
4284                 memmove(l + 1, l,
4285                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4286         t->count++;
4287         l->count = 1;
4288         l->addr = track->addr;
4289         l->sum_time = age;
4290         l->min_time = age;
4291         l->max_time = age;
4292         l->min_pid = track->pid;
4293         l->max_pid = track->pid;
4294         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4295         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4296         nodes_clear(l->nodes);
4297         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4298         return 1;
4299 }
4300
4301 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4302                 struct page *page, enum track_item alloc,
4303                 unsigned long *map)
4304 {
4305         void *addr = page_address(page);
4306         void *p;
4307
4308         bitmap_zero(map, page->objects);
4309         get_map(s, page, map);
4310
4311         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4312                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4313                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4314 }
4315
4316 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4317                                         enum track_item alloc)
4318 {
4319         int len = 0;
4320         unsigned long i;
4321         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4322         int node;
4323         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4324                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4325         struct kmem_cache_node *n;
4326
4327         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4328                                      GFP_TEMPORARY)) {
4329                 kfree(map);
4330                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
4331         }
4332         /* Push back cpu slabs */
4333         flush_all(s);
4334
4335         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4336                 unsigned long flags;
4337                 struct page *page;
4338
4339                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4340                         continue;
4341
4342                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4343                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
4344                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4345                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
4346                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4347                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4348         }
4349
4350         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4351                 struct location *l = &t.loc[i];
4352
4353                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
4354                         break;
4355                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
4356
4357                 if (l->addr)
4358                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
4359                 else
4360                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
4361
4362                 if (l->sum_time != l->min_time) {
4363                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
4364                                 l->min_time,
4365                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
4366                                 l->max_time);
4367                 } else
4368                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
4369                                 l->min_time);
4370
4371                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4372                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
4373                                 l->min_pid, l->max_pid);
4374                 else
4375                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
4376                                 l->min_pid);
4377
4378                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4379                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
4380                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4381                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4382                                          " cpus=%*pbl",
4383                                          cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4384
4385                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
4386                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4387                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4388                                          " nodes=%*pbl",
4389                                          nodemask_pr_args(&l->nodes));
4390
4391                 len += sprintf(buf + len, "\n");
4392         }
4393
4394         free_loc_track(&t);
4395         kfree(map);
4396         if (!t.count)
4397                 len += sprintf(buf, "No data\n");
4398         return len;
4399 }
4400 #endif
4401
4402 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4403 static void __init resiliency_test(void)
4404 {
4405         u8 *p;
4406
4407         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4408
4409         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4410         pr_err("-----------------------\n");
4411         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4412
4413         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4414         p[16] = 0x12;
4415         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4416                p + 16);
4417
4418         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
4419
4420         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4421         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4422         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4423         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4424                p);
4425         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4426
4427         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
4428         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4429         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4430         *p = 0x56;
4431         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4432                p);
4433         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4434         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
4435
4436         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4437         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4438         kfree(p);
4439         *p = 0x78;
4440         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4441         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
4442
4443         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4444         kfree(p);
4445         p[50] = 0x9a;
4446         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4447         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
4448
4449         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4450         kfree(p);
4451         p[512] = 0xab;
4452         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4453         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
4454 }
4455 #else
4456 #ifdef CONFIG_SYSFS
4457 static void resiliency_test(void) {};
4458 #endif
4459 #endif
4460
4461 #ifdef CONFIG_SYSFS
4462 enum slab_stat_type {
4463         SL_ALL,                 /* All slabs */
4464         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4465         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4466         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4467         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4468 };
4469
4470 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4471 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4472 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4473 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4474 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4475
4476 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4477                             char *buf, unsigned long flags)
4478 {
4479         unsigned long total = 0;
4480         int node;
4481         int x;
4482         unsigned long *nodes;
4483
4484         nodes = kzalloc(sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
4485         if (!nodes)
4486                 return -ENOMEM;
4487
4488         if (flags & SO_CPU) {
4489                 int cpu;
4490
4491                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4492                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4493                                                                cpu);
4494                         int node;
4495                         struct page *page;
4496
4497                         page = READ_ONCE(c->page);
4498                         if (!page)
4499                                 continue;
4500
4501                         node = page_to_nid(page);
4502                         if (flags & SO_TOTAL)
4503                                 x = page->objects;
4504                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4505                                 x = page->inuse;
4506                         else
4507                                 x = 1;
4508
4509                         total += x;
4510                         nodes[node] += x;
4511
4512                         page = READ_ONCE(c->partial);
4513                         if (page) {
4514                                 node = page_to_nid(page);
4515                                 if (flags & SO_TOTAL)
4516                                         WARN_ON_ONCE(1);
4517                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4518                                         WARN_ON_ONCE(1);
4519                                 else
4520                                         x = page->pages;
4521                                 total += x;
4522                                 nodes[node] += x;
4523                         }
4524                 }
4525         }
4526
4527         get_online_mems();
4528 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4529         if (flags & SO_ALL) {
4530                 struct kmem_cache_node *n;
4531
4532                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4533
4534                         if (flags & SO_TOTAL)
4535                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4536                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4537                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4538                                         count_partial(n, count_free);
4539                         else
4540                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4541                         total += x;
4542                         nodes[node] += x;
4543                 }
4544
4545         } else
4546 #endif
4547         if (flags & SO_PARTIAL) {
4548                 struct kmem_cache_node *n;
4549
4550                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4551                         if (flags & SO_TOTAL)
4552                                 x = count_partial(n, count_total);
4553                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4554                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4555                         else
4556                                 x = n->nr_partial;
4557                         total += x;
4558                         nodes[node] += x;
4559                 }
4560         }
4561         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4562 #ifdef CONFIG_NUMA
4563         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++)
4564                 if (nodes[node])
4565                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4566                                         node, nodes[node]);
4567 #endif
4568         put_online_mems();
4569         kfree(nodes);
4570         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4571 }
4572
4573 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4574 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4575 {
4576         int node;
4577         struct kmem_cache_node *n;
4578
4579         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4580                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4581                         return 1;
4582
4583         return 0;
4584 }
4585 #endif
4586
4587 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4588 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
4589
4590 struct slab_attribute {
4591         struct attribute attr;
4592         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4593         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4594 };
4595
4596 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4597         static struct slab_attribute _name##_attr = \
4598         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
4599
4600 #define SLAB_ATTR(_name) \
4601         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4602         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
4603
4604 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4605 {
4606         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4607 }
4608 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4609
4610 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4611 {
4612         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4613 }
4614 SLAB_ATTR_RO(align);
4615
4616 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4617 {
4618         return sprintf(buf, "%d\n", s->object_size);
4619 }
4620 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4621
4622 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4623 {
4624         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4625 }
4626 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4627
4628 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4629                                 const char *buf, size_t length)
4630 {
4631         unsigned long order;
4632         int err;
4633
4634         err = kstrtoul(buf, 10, &order);
4635         if (err)
4636                 return err;
4637
4638         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4639                 return -EINVAL;
4640
4641         calculate_sizes(s, order);
4642         return length;
4643 }
4644
4645 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4646 {
4647         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4648 }
4649 SLAB_ATTR(order);
4650
4651 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4652 {
4653         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4654 }
4655
4656 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4657                                  size_t length)
4658 {
4659         unsigned long min;
4660         int err;
4661
4662         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
4663         if (err)
4664                 return err;
4665
4666         set_min_partial(s, min);
4667         return length;
4668 }
4669 SLAB_ATTR(min_partial);
4670
4671 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4672 {
4673         return sprintf(buf, "%u\n", s->cpu_partial);
4674 }
4675
4676 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4677                                  size_t length)
4678 {
4679         unsigned long objects;
4680         int err;
4681
4682         err = kstrtoul(buf, 10, &objects);
4683         if (err)
4684                 return err;
4685         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4686                 return -EINVAL;
4687
4688         s->cpu_partial = objects;
4689         flush_all(s);
4690         return length;
4691 }
4692 SLAB_ATTR(cpu_partial);
4693
4694 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4695 {
4696         if (!s->ctor)
4697                 return 0;
4698         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4699 }
4700 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4701
4702 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4703 {
4704         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
4705 }
4706 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4707
4708 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4709 {
4710         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4711 }
4712 SLAB_ATTR_RO(partial);
4713
4714 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4715 {
4716         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4717 }
4718 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4719
4720 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4721 {
4722         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4723 }
4724 SLAB_ATTR_RO(objects);
4725
4726 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4727 {
4728         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4729 }
4730 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4731
4732 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4733 {
4734         int objects = 0;
4735         int pages = 0;
4736         int cpu;
4737         int len;
4738
4739         for_each_online_cpu(cpu) {
4740                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->partial;
4741
4742                 if (page) {
4743                         pages += page->pages;
4744                         objects += page->pobjects;
4745                 }
4746         }
4747
4748         len = sprintf(buf, "%d(%d)", objects, pages);
4749
4750 #ifdef CONFIG_SMP
4751         for_each_online_cpu(cpu) {
4752                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu) ->partial;
4753
4754                 if (page && len < PAGE_SIZE - 20)
4755                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%d(%d)", cpu,
4756                                 page->pobjects, page->pages);
4757         }
4758 #endif
4759         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4760 }
4761 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
4762
4763 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4764 {
4765         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4766 }
4767
4768 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4769                                 const char *buf, size_t length)
4770 {
4771         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4772         if (buf[0] == '1')
4773                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4774         return length;
4775 }
4776 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4777
4778 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4779 {
4780         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4781 }
4782 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4783
4784 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4785 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4786 {
4787         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4788 }
4789 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4790 #endif
4791
4792 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4793 {
4794         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4795 }
4796 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4797
4798 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4799 {
4800         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4801 }
4802 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4803
4804 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4805 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4806 {
4807         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4808 }
4809 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4810
4811 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4812 {
4813         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4814 }
4815 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4816
4817 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4818 {
4819         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4820 }
4821
4822 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4823                                 const char *buf, size_t length)
4824 {
4825         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4826         if (buf[0] == '1') {
4827                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4828                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4829         }
4830         return length;
4831 }
4832 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4833
4834 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4835 {
4836         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4837 }
4838
4839 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4840                                                         size_t length)
4841 {
4842         /*
4843          * Tracing a merged cache is going to give confusing results
4844          * as well as cause other issues like converting a mergeable
4845          * cache into an umergeable one.
4846          */
4847         if (s->refcount > 1)
4848                 return -EINVAL;
4849
4850         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4851         if (buf[0] == '1') {
4852                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4853                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4854         }
4855         return length;
4856 }
4857 SLAB_ATTR(trace);
4858
4859 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4860 {
4861         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4862 }
4863
4864 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4865                                 const char *buf, size_t length)
4866 {
4867         if (any_slab_objects(s))
4868                 return -EBUSY;
4869
4870         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4871         if (buf[0] == '1') {
4872                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4873                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4874         }
4875         calculate_sizes(s, -1);
4876         return length;
4877 }
4878 SLAB_ATTR(red_zone);
4879
4880 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4881 {
4882         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4883 }
4884
4885 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4886                                 const char *buf, size_t length)
4887 {
4888         if (any_slab_objects(s))
4889                 return -EBUSY;
4890
4891         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4892         if (buf[0] == '1') {
4893                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4894                 s->flags |= SLAB_POISON;
4895         }
4896         calculate_sizes(s, -1);
4897         return length;
4898 }
4899 SLAB_ATTR(poison);
4900
4901 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4902 {
4903         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4904 }
4905
4906 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4907                                 const char *buf, size_t length)
4908 {
4909         if (any_slab_objects(s))
4910                 return -EBUSY;
4911
4912         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4913         if (buf[0] == '1') {
4914                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4915                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4916         }
4917         calculate_sizes(s, -1);
4918         return length;
4919 }
4920 SLAB_ATTR(store_user);
4921
4922 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4923 {
4924         return 0;
4925 }
4926
4927 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4928                         const char *buf, size_t length)
4929 {
4930         int ret = -EINVAL;
4931
4932         if (buf[0] == '1') {
4933                 ret = validate_slab_cache(s);
4934                 if (ret >= 0)
4935                         ret = length;
4936         }
4937         return ret;
4938 }
4939 SLAB_ATTR(validate);
4940
4941 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4942 {
4943         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4944                 return -ENOSYS;
4945         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4946 }
4947 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4948
4949 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4950 {
4951         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4952                 return -ENOSYS;
4953         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4954 }
4955 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4956 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4957
4958 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4959 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4960 {
4961         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
4962 }
4963
4964 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4965                                                         size_t length)
4966 {
4967         if (s->refcount > 1)
4968                 return -EINVAL;
4969
4970         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
4971         if (buf[0] == '1')
4972                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
4973         return length;
4974 }
4975 SLAB_ATTR(failslab);
4976 #endif
4977
4978 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4979 {
4980         return 0;
4981 }
4982
4983 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
4984                         const char *buf, size_t length)
4985 {
4986         if (buf[0] == '1')
4987                 kmem_cache_shrink(s);
4988         else
4989                 return -EINVAL;
4990         return length;
4991 }
4992 SLAB_ATTR(shrink);
4993
4994 #ifdef CONFIG_NUMA
4995 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4996 {
4997         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
4998 }
4999
5000 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5001                                 const char *buf, size_t length)
5002 {
5003         unsigned long ratio;
5004         int err;
5005
5006         err = kstrtoul(buf, 10, &ratio);
5007         if (err)
5008                 return err;
5009
5010         if (ratio <= 100)
5011                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5012
5013         return length;
5014 }
5015 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5016 #endif
5017
5018 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5019 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5020 {
5021         unsigned long sum  = 0;
5022         int cpu;
5023         int len;
5024         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
5025
5026         if (!data)
5027                 return -ENOMEM;
5028
5029         for_each_online_cpu(cpu) {
5030                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5031
5032                 data[cpu] = x;
5033                 sum += x;
5034         }
5035
5036         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
5037
5038 #ifdef CONFIG_SMP
5039         for_each_online_cpu(cpu) {
5040                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
5041                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
5042         }
5043 #endif
5044         kfree(data);
5045         return len + sprintf(buf + len, "\n");
5046 }
5047
5048 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5049 {
5050         int cpu;
5051
5052         for_each_online_cpu(cpu)
5053                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5054 }
5055
5056 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5057 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5058 {                                                               \
5059         return show_stat(s, buf, si);                           \
5060 }                                                               \
5061 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5062                                 const char *buf, size_t length) \
5063 {                                                               \
5064         if (buf[0] != '0')                                      \
5065                 return -EINVAL;                                 \
5066         clear_stat(s, si);                                      \
5067         return length;                                          \
5068 }                                                               \
5069 SLAB_ATTR(text);                                                \
5070
5071 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5072 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5073 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5074 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5075 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5076 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5077 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5078 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5079 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5080 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5081 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5082 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5083 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5084 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5085 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5086 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5087 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5088 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5089 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5090 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5091 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5092 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5093 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5094 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5095 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5096 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5097 #endif
5098
5099 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5100         &slab_size_attr.attr,
5101         &object_size_attr.attr,
5102         &objs_per_slab_attr.attr,
5103         &order_attr.attr,
5104         &min_partial_attr.attr,
5105         &cpu_partial_attr.attr,
5106         &objects_attr.attr,
5107         &objects_partial_attr.attr,
5108         &partial_attr.attr,
5109         &cpu_slabs_attr.attr,
5110         &ctor_attr.attr,
5111         &aliases_attr.attr,
5112         &align_attr.attr,
5113         &hwcache_align_attr.attr,
5114         &reclaim_account_attr.attr,
5115         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5116         &shrink_attr.attr,
5117         &reserved_attr.attr,
5118         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5120         &total_objects_attr.attr,
5121         &slabs_attr.attr,
5122         &sanity_checks_attr.attr,
5123         &trace_attr.attr,
5124         &red_zone_attr.attr,
5125         &poison_attr.attr,
5126         &store_user_attr.attr,
5127         &validate_attr.attr,
5128         &alloc_calls_attr.attr,
5129         &free_calls_attr.attr,
5130 #endif
5131 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5132         &cache_dma_attr.attr,
5133 #endif
5134 #ifdef CONFIG_NUMA
5135         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5136 #endif
5137 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5138         &alloc_fastpath_attr.attr,
5139         &alloc_slowpath_attr.attr,
5140         &free_fastpath_attr.attr,
5141         &free_slowpath_attr.attr,
5142         &free_frozen_attr.attr,
5143         &free_add_partial_attr.attr,
5144         &free_remove_partial_attr.attr,
5145         &alloc_from_partial_attr.attr,
5146         &alloc_slab_attr.attr,
5147         &alloc_refill_attr.attr,
5148         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5149         &free_slab_attr.attr,
5150         &cpuslab_flush_attr.attr,
5151         &deactivate_full_attr.attr,
5152         &deactivate_empty_attr.attr,
5153         &deactivate_to_head_attr.attr,
5154         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5155         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5156         &deactivate_bypass_attr.attr,
5157         &order_fallback_attr.attr,
5158         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5159         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5160         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5161         &cpu_partial_free_attr.attr,
5162         &cpu_partial_node_attr.attr,
5163         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5164 #endif
5165 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5166         &failslab_attr.attr,
5167 #endif
5168
5169         NULL
5170 };
5171
5172 static struct attribute_group slab_attr_group = {
5173         .attrs = slab_attrs,
5174 };
5175
5176 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5177                                 struct attribute *attr,
5178                                 char *buf)
5179 {
5180         struct slab_attribute *attribute;
5181         struct kmem_cache *s;
5182         int err;
5183
5184         attribute = to_slab_attr(attr);
5185         s = to_slab(kobj);
5186
5187         if (!attribute->show)
5188                 return -EIO;
5189
5190         err = attribute->show(s, buf);
5191
5192         return err;
5193 }
5194
5195 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5196                                 struct attribute *attr,
5197                                 const char *buf, size_t len)
5198 {
5199         struct slab_attribute *attribute;
5200         struct kmem_cache *s;
5201         int err;
5202
5203         attribute = to_slab_attr(attr);
5204         s = to_slab(kobj);
5205
5206         if (!attribute->store)
5207                 return -EIO;
5208
5209         err = attribute->store(s, buf, len);
5210 #ifdef CONFIG_MEMCG
5211         if (slab_state >= FULL && err >= 0 && is_root_cache(s)) {
5212                 struct kmem_cache *c;
5213
5214                 mutex_lock(&slab_mutex);
5215                 if (s->max_attr_size < len)
5216                         s->max_attr_size = len;
5217
5218                 /*
5219                  * This is a best effort propagation, so this function's return
5220                  * value will be determined by the parent cache only. This is
5221                  * basically because not all attributes will have a well
5222                  * defined semantics for rollbacks - most of the actions will
5223                  * have permanent effects.
5224                  *
5225                  * Returning the error value of any of the children that fail
5226                  * is not 100 % defined, in the sense that users seeing the
5227                  * error code won't be able to know anything about the state of
5228                  * the cache.
5229                  *
5230                  * Only returning the error code for the parent cache at least
5231                  * has well defined semantics. The cache being written to
5232                  * directly either failed or succeeded, in which case we loop
5233                  * through the descendants with best-effort propagation.
5234                  */
5235                 for_each_memcg_cache(c, s)
5236                         attribute->store(c, buf, len);
5237                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5238         }
5239 #endif
5240         return err;
5241 }
5242
5243 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s)
5244 {
5245 #ifdef CONFIG_MEMCG
5246         int i;
5247         char *buffer = NULL;
5248         struct kmem_cache *root_cache;
5249
5250         if (is_root_cache(s))
5251                 return;
5252
5253         root_cache = s->memcg_params.root_cache;
5254
5255         /*
5256          * This mean this cache had no attribute written. Therefore, no point
5257          * in copying default values around
5258          */
5259         if (!root_cache->max_attr_size)
5260                 return;
5261
5262         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(slab_attrs); i++) {
5263                 char mbuf[64];
5264                 char *buf;
5265                 struct slab_attribute *attr = to_slab_attr(slab_attrs[i]);
5266
5267                 if (!attr || !attr->store || !attr->show)
5268                         continue;
5269
5270                 /*
5271                  * It is really bad that we have to allocate here, so we will
5272                  * do it only as a fallback. If we actually allocate, though,
5273                  * we can just use the allocated buffer until the end.
5274                  *
5275                  * Most of the slub attributes will tend to be very small in
5276                  * size, but sysfs allows buffers up to a page, so they can
5277                  * theoretically happen.
5278                  */
5279                 if (buffer)
5280                         buf = buffer;
5281                 else if (root_cache->max_attr_size < ARRAY_SIZE(mbuf))
5282                         buf = mbuf;
5283                 else {
5284                         buffer = (char *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
5285                         if (WARN_ON(!buffer))
5286                                 continue;
5287                         buf = buffer;
5288                 }
5289
5290                 attr->show(root_cache, buf);
5291                 attr->store(s, buf, strlen(buf));
5292         }
5293
5294         if (buffer)
5295                 free_page((unsigned long)buffer);
5296 #endif
5297 }
5298
5299 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5300 {
5301         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5302 }
5303
5304 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5305         .show = slab_attr_show,
5306         .store = slab_attr_store,
5307 };
5308
5309 static struct kobj_type slab_ktype = {
5310         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5311         .release = kmem_cache_release,
5312 };
5313
5314 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
5315 {
5316         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
5317
5318         if (ktype == &slab_ktype)
5319                 return 1;
5320         return 0;
5321 }
5322
5323 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
5324         .filter = uevent_filter,
5325 };
5326
5327 static struct kset *slab_kset;
5328
5329 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5330 {
5331 #ifdef CONFIG_MEMCG
5332         if (!is_root_cache(s))
5333                 return s->memcg_params.root_cache->memcg_kset;
5334 #endif
5335         return slab_kset;
5336 }
5337
5338 #define ID_STR_LENGTH 64
5339
5340 /* Create a unique string id for a slab cache:
5341  *
5342  * Format       :[flags-]size
5343  */
5344 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5345 {
5346         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5347         char *p = name;
5348
5349         BUG_ON(!name);
5350
5351         *p++ = ':';
5352         /*
5353          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5354          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5355          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5356          * are matched during merging to guarantee that the id is
5357          * unique.
5358          */
5359         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5360                 *p++ = 'd';
5361         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5362                 *p++ = 'a';
5363         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
5364                 *p++ = 'F';
5365         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
5366                 *p++ = 't';
5367         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5368                 *p++ = 'A';
5369         if (p != name + 1)
5370                 *p++ = '-';
5371         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
5372
5373         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5374         return name;
5375 }
5376
5377 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5378 {
5379         int err;
5380         const char *name;
5381         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5382
5383         if (unmergeable) {
5384                 /*
5385                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5386                  * This is typically the case for debug situations. In that
5387                  * case we can catch duplicate names easily.
5388                  */
5389                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5390                 name = s->name;
5391         } else {
5392                 /*
5393                  * Create a unique name for the slab as a target
5394                  * for the symlinks.
5395                  */
5396                 name = create_unique_id(s);
5397         }
5398
5399         s->kobj.kset = cache_kset(s);
5400         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5401         if (err)
5402                 goto out;
5403
5404         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5405         if (err)
5406                 goto out_del_kobj;
5407
5408 #ifdef CONFIG_MEMCG
5409         if (is_root_cache(s)) {
5410                 s->memcg_kset = kset_create_and_add("cgroup", NULL, &s->kobj);
5411                 if (!s->memcg_kset) {
5412                         err = -ENOMEM;
5413                         goto out_del_kobj;
5414                 }
5415         }
5416 #endif
5417
5418         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
5419         if (!unmergeable) {
5420                 /* Setup first alias */
5421                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5422         }
5423 out:
5424         if (!unmergeable)
5425                 kfree(name);
5426         return err;
5427 out_del_kobj:
5428         kobject_del(&s->kobj);
5429         goto out;
5430 }
5431
5432 void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
5433 {
5434         if (slab_state < FULL)
5435                 /*
5436                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
5437                  * cache from sysfs.
5438                  */
5439                 return;
5440
5441 #ifdef CONFIG_MEMCG
5442         kset_unregister(s->memcg_kset);
5443 #endif
5444         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
5445         kobject_del(&s->kobj);
5446         kobject_put(&s->kobj);
5447 }
5448
5449 /*
5450  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5451  * available lest we lose that information.
5452  */
5453 struct saved_alias {
5454         struct kmem_cache *s;
5455         const char *name;
5456         struct saved_alias *next;
5457 };
5458
5459 static struct saved_alias *alias_list;
5460
5461 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5462 {
5463         struct saved_alias *al;
5464
5465         if (slab_state == FULL) {
5466                 /*
5467                  * If we have a leftover link then remove it.
5468                  */
5469                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5470                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5471         }
5472
5473         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5474         if (!al)
5475                 return -ENOMEM;
5476
5477         al->s = s;
5478         al->name = name;
5479         al->next = alias_list;
5480         alias_list = al;
5481         return 0;
5482 }
5483
5484 static int __init slab_sysfs_init(void)
5485 {
5486         struct kmem_cache *s;
5487         int err;
5488
5489         mutex_lock(&slab_mutex);
5490
5491         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
5492         if (!slab_kset) {
5493                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5494                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5495                 return -ENOSYS;
5496         }
5497
5498         slab_state = FULL;
5499
5500         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5501                 err = sysfs_slab_add(s);
5502                 if (err)
5503                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5504                                s->name);
5505         }
5506
5507         while (alias_list) {
5508                 struct saved_alias *al = alias_list;
5509
5510                 alias_list = alias_list->next;
5511                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5512                 if (err)
5513                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5514                                al->name);
5515                 kfree(al);
5516         }
5517
5518         mutex_unlock(&slab_mutex);
5519         resiliency_test();
5520         return 0;
5521 }
5522
5523 __initcall(slab_sysfs_init);
5524 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5525
5526 /*
5527  * The /proc/slabinfo ABI
5528  */
5529 #ifdef CONFIG_SLABINFO
5530 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5531 {
5532         unsigned long nr_slabs = 0;
5533         unsigned long nr_objs = 0;
5534         unsigned long nr_free = 0;
5535         int node;
5536         struct kmem_cache_node *n;
5537
5538         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5539                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5540                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5541                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5542         }
5543
5544         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5545         sinfo->num_objs = nr_objs;
5546         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5547         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5548         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5549         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5550 }
5551
5552 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5553 {
5554 }
5555
5556 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5557                        size_t count, loff_t *ppos)
5558 {
5559         return -EIO;
5560 }
5561 #endif /* CONFIG_SLABINFO */