Merge branches 'pm-avs' and 'pm-cpuidle'
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include "slab.h"
21 #include <linux/proc_fs.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/cpu.h>
25 #include <linux/cpuset.h>
26 #include <linux/mempolicy.h>
27 #include <linux/ctype.h>
28 #include <linux/debugobjects.h>
29 #include <linux/kallsyms.h>
30 #include <linux/memory.h>
31 #include <linux/math64.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/stacktrace.h>
34 #include <linux/prefetch.h>
35 #include <linux/memcontrol.h>
36 #include <linux/random.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:
55  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
56  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
57  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
58  *      D. 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 except per cpu partial list. The processor that froze the
62  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
63  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
64  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
65  *   page's freelist.
66  *
67  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
68  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
69  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
70  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
71  *   modified without taking the list lock).
72  *
73  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
74  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
75  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
76  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
77  *   the list lock.
78  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
79  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
80  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
81  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
82  *
83  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
84  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
85  *
86  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
87  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
88  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
89  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
90  * cannot scan all objects.
91  *
92  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
93  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
94  * fast frees and allocs.
95  *
96  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
97  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
98  *                      such as satisfying allocations for a specific
99  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
100  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
101  *                      list operations. It is up to the processor holding
102  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
103  *                      when the slab is no longer needed.
104  *
105  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
106  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
107  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
108  *                      freelist that allows lockless access to
109  *                      free objects in addition to the regular freelist
110  *                      that requires the slab lock.
111  *
112  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
113  *                      options set. This moves slab handling out of
114  *                      the fast path and disables lockless freelists.
115  */
116
117 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
118 {
119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
120         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
121 #else
122         return 0;
123 #endif
124 }
125
126 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
127 {
128         if (kmem_cache_debug(s) && s->flags & SLAB_RED_ZONE)
129                 p += s->red_left_pad;
130
131         return p;
132 }
133
134 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
135 {
136 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
137         return !kmem_cache_debug(s);
138 #else
139         return false;
140 #endif
141 }
142
143 /*
144  * Issues still to be resolved:
145  *
146  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
147  *
148  * - Variable sizing of the per node arrays
149  */
150
151 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
152 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
153
154 /* Enable to log cmpxchg failures */
155 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
156
157 /*
158  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
159  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
160  */
161 #define MIN_PARTIAL 5
162
163 /*
164  * Maximum number of desirable partial slabs.
165  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
166  * sort the partial list by the number of objects in use.
167  */
168 #define MAX_PARTIAL 10
169
170 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
171                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
172
173 /*
174  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
175  * issues when checking or reading debug information
176  */
177 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
178                                 SLAB_TRACE)
179
180
181 /*
182  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
183  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
184  * metadata.
185  */
186 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
187
188 #define OO_SHIFT        16
189 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
190 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
191
192 /* Internal SLUB flags */
193 /* Poison object */
194 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
195 /* Use cmpxchg_double */
196 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
197
198 /*
199  * Tracking user of a slab.
200  */
201 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
202 struct track {
203         unsigned long addr;     /* Called from address */
204 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
205         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
206 #endif
207         int cpu;                /* Was running on cpu */
208         int pid;                /* Pid context */
209         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
210 };
211
212 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
213
214 #ifdef CONFIG_SYSFS
215 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
216 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
217 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
218 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s);
219 #else
220 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
221 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
222                                                         { return 0; }
223 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
224 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) { }
225 #endif
226
227 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
228 {
229 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
230         /*
231          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
232          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
233          */
234         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
235 #endif
236 }
237
238 /********************************************************************
239  *                      Core slab cache functions
240  *******************************************************************/
241
242 /*
243  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
244  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
245  * random number.
246  */
247 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
248                                  unsigned long ptr_addr)
249 {
250 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
251         /*
252          * When CONFIG_KASAN_SW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
253          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
254          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
255          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
256          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
257          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
258          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
259          * freepointer to be restored incorrectly.
260          */
261         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
262                         (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr));
263 #else
264         return ptr;
265 #endif
266 }
267
268 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
269 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
270                                          void *ptr_addr)
271 {
272         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
273                             (unsigned long)ptr_addr);
274 }
275
276 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
277 {
278         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
279 }
280
281 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
282 {
283         prefetch(object + s->offset);
284 }
285
286 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
287 {
288         unsigned long freepointer_addr;
289         void *p;
290
291         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
292                 return get_freepointer(s, object);
293
294         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
295         probe_kernel_read(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
296         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
297 }
298
299 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
300 {
301         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
302
303 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
304         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
305 #endif
306
307         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
308 }
309
310 /* Loop over all objects in a slab */
311 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
312         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
313                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
314                 __p += (__s)->size)
315
316 /* Determine object index from a given position */
317 static inline unsigned int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
318 {
319         return (kasan_reset_tag(p) - addr) / s->size;
320 }
321
322 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
323 {
324         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
325 }
326
327 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
328                 unsigned int size)
329 {
330         struct kmem_cache_order_objects x = {
331                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
332         };
333
334         return x;
335 }
336
337 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
338 {
339         return x.x >> OO_SHIFT;
340 }
341
342 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
343 {
344         return x.x & OO_MASK;
345 }
346
347 /*
348  * Per slab locking using the pagelock
349  */
350 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
351 {
352         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
353         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
354 }
355
356 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
357 {
358         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
359         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
360 }
361
362 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
363 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
364                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
365                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
366                 const char *n)
367 {
368         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
369 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
370     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
371         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
372                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
373                                    freelist_old, counters_old,
374                                    freelist_new, counters_new))
375                         return true;
376         } else
377 #endif
378         {
379                 slab_lock(page);
380                 if (page->freelist == freelist_old &&
381                                         page->counters == counters_old) {
382                         page->freelist = freelist_new;
383                         page->counters = counters_new;
384                         slab_unlock(page);
385                         return true;
386                 }
387                 slab_unlock(page);
388         }
389
390         cpu_relax();
391         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
392
393 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
394         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
395 #endif
396
397         return false;
398 }
399
400 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
401                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
402                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
403                 const char *n)
404 {
405 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
406     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
407         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
408                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
409                                    freelist_old, counters_old,
410                                    freelist_new, counters_new))
411                         return true;
412         } else
413 #endif
414         {
415                 unsigned long flags;
416
417                 local_irq_save(flags);
418                 slab_lock(page);
419                 if (page->freelist == freelist_old &&
420                                         page->counters == counters_old) {
421                         page->freelist = freelist_new;
422                         page->counters = counters_new;
423                         slab_unlock(page);
424                         local_irq_restore(flags);
425                         return true;
426                 }
427                 slab_unlock(page);
428                 local_irq_restore(flags);
429         }
430
431         cpu_relax();
432         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
433
434 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
435         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
436 #endif
437
438         return false;
439 }
440
441 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
442 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
443 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
444
445 /*
446  * Determine a map of object in use on a page.
447  *
448  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
449  * not vanish from under us.
450  */
451 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
452 {
453         void *p;
454         void *addr = page_address(page);
455
456         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
457
458         spin_lock(&object_map_lock);
459
460         bitmap_zero(object_map, page->objects);
461
462         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
463                 set_bit(slab_index(p, s, addr), object_map);
464
465         return object_map;
466 }
467
468 static void put_map(unsigned long *map)
469 {
470         VM_BUG_ON(map != object_map);
471         lockdep_assert_held(&object_map_lock);
472
473         spin_unlock(&object_map_lock);
474 }
475
476 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
477 {
478         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
479                 return s->size - s->red_left_pad;
480
481         return s->size;
482 }
483
484 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
485 {
486         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
487                 p -= s->red_left_pad;
488
489         return p;
490 }
491
492 /*
493  * Debug settings:
494  */
495 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
496 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
497 #else
498 static slab_flags_t slub_debug;
499 #endif
500
501 static char *slub_debug_slabs;
502 static int disable_higher_order_debug;
503
504 /*
505  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
506  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
507  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
508  * to tell kasan that these accesses are OK.
509  */
510 static inline void metadata_access_enable(void)
511 {
512         kasan_disable_current();
513 }
514
515 static inline void metadata_access_disable(void)
516 {
517         kasan_enable_current();
518 }
519
520 /*
521  * Object debugging
522  */
523
524 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
525 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
526                                 struct page *page, void *object)
527 {
528         void *base;
529
530         if (!object)
531                 return 1;
532
533         base = page_address(page);
534         object = kasan_reset_tag(object);
535         object = restore_red_left(s, object);
536         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
537                 (object - base) % s->size) {
538                 return 0;
539         }
540
541         return 1;
542 }
543
544 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
545                           unsigned int length)
546 {
547         metadata_access_enable();
548         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
549                         length, 1);
550         metadata_access_disable();
551 }
552
553 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
554         enum track_item alloc)
555 {
556         struct track *p;
557
558         if (s->offset)
559                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
560         else
561                 p = object + s->inuse;
562
563         return p + alloc;
564 }
565
566 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
567                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
568 {
569         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
570
571         if (addr) {
572 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
573                 unsigned int nr_entries;
574
575                 metadata_access_enable();
576                 nr_entries = stack_trace_save(p->addrs, TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
577                 metadata_access_disable();
578
579                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
580                         p->addrs[nr_entries] = 0;
581 #endif
582                 p->addr = addr;
583                 p->cpu = smp_processor_id();
584                 p->pid = current->pid;
585                 p->when = jiffies;
586         } else {
587                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
588         }
589 }
590
591 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
592 {
593         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
594                 return;
595
596         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
597         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
598 }
599
600 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
601 {
602         if (!t->addr)
603                 return;
604
605         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
606                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
607 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
608         {
609                 int i;
610                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
611                         if (t->addrs[i])
612                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
613                         else
614                                 break;
615         }
616 #endif
617 }
618
619 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
620 {
621         unsigned long pr_time = jiffies;
622         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
623                 return;
624
625         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
626         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
627 }
628
629 static void print_page_info(struct page *page)
630 {
631         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
632                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
633
634 }
635
636 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
637 {
638         struct va_format vaf;
639         va_list args;
640
641         va_start(args, fmt);
642         vaf.fmt = fmt;
643         vaf.va = &args;
644         pr_err("=============================================================================\n");
645         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
646         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
647
648         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
649         va_end(args);
650 }
651
652 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
653 {
654         struct va_format vaf;
655         va_list args;
656
657         va_start(args, fmt);
658         vaf.fmt = fmt;
659         vaf.va = &args;
660         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
661         va_end(args);
662 }
663
664 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
665 {
666         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
667         u8 *addr = page_address(page);
668
669         print_tracking(s, p);
670
671         print_page_info(page);
672
673         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
674                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
675
676         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
677                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p - s->red_left_pad,
678                               s->red_left_pad);
679         else if (p > addr + 16)
680                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
681
682         print_section(KERN_ERR, "Object ", p,
683                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
684         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
685                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p + s->object_size,
686                         s->inuse - s->object_size);
687
688         if (s->offset)
689                 off = s->offset + sizeof(void *);
690         else
691                 off = s->inuse;
692
693         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
694                 off += 2 * sizeof(struct track);
695
696         off += kasan_metadata_size(s);
697
698         if (off != size_from_object(s))
699                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
700                 print_section(KERN_ERR, "Padding ", p + off,
701                               size_from_object(s) - off);
702
703         dump_stack();
704 }
705
706 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
707                         u8 *object, char *reason)
708 {
709         slab_bug(s, "%s", reason);
710         print_trailer(s, page, object);
711 }
712
713 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
714                         const char *fmt, ...)
715 {
716         va_list args;
717         char buf[100];
718
719         va_start(args, fmt);
720         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
721         va_end(args);
722         slab_bug(s, "%s", buf);
723         print_page_info(page);
724         dump_stack();
725 }
726
727 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
728 {
729         u8 *p = object;
730
731         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
732                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
733
734         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
735                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
736                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
737         }
738
739         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
740                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
741 }
742
743 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
744                                                 void *from, void *to)
745 {
746         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
747         memset(from, data, to - from);
748 }
749
750 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
751                         u8 *object, char *what,
752                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
753 {
754         u8 *fault;
755         u8 *end;
756         u8 *addr = page_address(page);
757
758         metadata_access_enable();
759         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
760         metadata_access_disable();
761         if (!fault)
762                 return 1;
763
764         end = start + bytes;
765         while (end > fault && end[-1] == value)
766                 end--;
767
768         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
769         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
770                                         fault, end - 1, fault - addr,
771                                         fault[0], value);
772         print_trailer(s, page, object);
773
774         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
775         return 0;
776 }
777
778 /*
779  * Object layout:
780  *
781  * object address
782  *      Bytes of the object to be managed.
783  *      If the freepointer may overlay the object then the free
784  *      pointer is the first word of the object.
785  *
786  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
787  *      0xa5 (POISON_END)
788  *
789  * object + s->object_size
790  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
791  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
792  *      object_size == inuse.
793  *
794  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
795  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
796  *
797  * object + s->inuse
798  *      Meta data starts here.
799  *
800  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
801  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
802  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
803  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
804  *              before the word boundary.
805  *
806  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
807  *
808  * object + s->size
809  *      Nothing is used beyond s->size.
810  *
811  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
812  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
813  * may be used with merged slabcaches.
814  */
815
816 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
817 {
818         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
819
820         if (s->offset)
821                 /* Freepointer is placed after the object. */
822                 off += sizeof(void *);
823
824         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
825                 /* We also have user information there */
826                 off += 2 * sizeof(struct track);
827
828         off += kasan_metadata_size(s);
829
830         if (size_from_object(s) == off)
831                 return 1;
832
833         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
834                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
835 }
836
837 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
838 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
839 {
840         u8 *start;
841         u8 *fault;
842         u8 *end;
843         u8 *pad;
844         int length;
845         int remainder;
846
847         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
848                 return 1;
849
850         start = page_address(page);
851         length = page_size(page);
852         end = start + length;
853         remainder = length % s->size;
854         if (!remainder)
855                 return 1;
856
857         pad = end - remainder;
858         metadata_access_enable();
859         fault = memchr_inv(pad, POISON_INUSE, remainder);
860         metadata_access_disable();
861         if (!fault)
862                 return 1;
863         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
864                 end--;
865
866         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
867                         fault, end - 1, fault - start);
868         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
869
870         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
871         return 0;
872 }
873
874 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
875                                         void *object, u8 val)
876 {
877         u8 *p = object;
878         u8 *endobject = object + s->object_size;
879
880         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
881                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
882                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
883                         return 0;
884
885                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
886                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
887                         return 0;
888         } else {
889                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
890                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
891                                 endobject, POISON_INUSE,
892                                 s->inuse - s->object_size);
893                 }
894         }
895
896         if (s->flags & SLAB_POISON) {
897                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
898                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
899                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
900                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
901                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
902                         return 0;
903                 /*
904                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
905                  */
906                 check_pad_bytes(s, page, p);
907         }
908
909         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
910                 /*
911                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
912                  * freepointer while object is allocated.
913                  */
914                 return 1;
915
916         /* Check free pointer validity */
917         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
918                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
919                 /*
920                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
921                  * of the free objects in this slab. May cause
922                  * another error because the object count is now wrong.
923                  */
924                 set_freepointer(s, p, NULL);
925                 return 0;
926         }
927         return 1;
928 }
929
930 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
931 {
932         int maxobj;
933
934         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
935
936         if (!PageSlab(page)) {
937                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
938                 return 0;
939         }
940
941         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
942         if (page->objects > maxobj) {
943                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
944                         page->objects, maxobj);
945                 return 0;
946         }
947         if (page->inuse > page->objects) {
948                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
949                         page->inuse, page->objects);
950                 return 0;
951         }
952         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
953         slab_pad_check(s, page);
954         return 1;
955 }
956
957 /*
958  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
959  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
960  */
961 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
962 {
963         int nr = 0;
964         void *fp;
965         void *object = NULL;
966         int max_objects;
967
968         fp = page->freelist;
969         while (fp && nr <= page->objects) {
970                 if (fp == search)
971                         return 1;
972                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
973                         if (object) {
974                                 object_err(s, page, object,
975                                         "Freechain corrupt");
976                                 set_freepointer(s, object, NULL);
977                         } else {
978                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
979                                 page->freelist = NULL;
980                                 page->inuse = page->objects;
981                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
982                                 return 0;
983                         }
984                         break;
985                 }
986                 object = fp;
987                 fp = get_freepointer(s, object);
988                 nr++;
989         }
990
991         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
992         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
993                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
994
995         if (page->objects != max_objects) {
996                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
997                          page->objects, max_objects);
998                 page->objects = max_objects;
999                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
1000         }
1001         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1002                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1003                          page->inuse, page->objects - nr);
1004                 page->inuse = page->objects - nr;
1005                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
1006         }
1007         return search == NULL;
1008 }
1009
1010 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1011                                                                 int alloc)
1012 {
1013         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1014                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1015                         s->name,
1016                         alloc ? "alloc" : "free",
1017                         object, page->inuse,
1018                         page->freelist);
1019
1020                 if (!alloc)
1021                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1022                                         s->object_size);
1023
1024                 dump_stack();
1025         }
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1030  */
1031 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1032         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1033 {
1034         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1035                 return;
1036
1037         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1038         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1039 }
1040
1041 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1042 {
1043         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1044                 return;
1045
1046         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1047         list_del(&page->slab_list);
1048 }
1049
1050 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1051 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1052 {
1053         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1054
1055         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1056 }
1057
1058 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1059 {
1060         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1061 }
1062
1063 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1064 {
1065         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1066
1067         /*
1068          * May be called early in order to allocate a slab for the
1069          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1070          * dilemma by deferring the increment of the count during
1071          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1072          */
1073         if (likely(n)) {
1074                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1075                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1076         }
1077 }
1078 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1079 {
1080         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1081
1082         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1083         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1084 }
1085
1086 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1087 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1088                                                                 void *object)
1089 {
1090         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1091                 return;
1092
1093         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1094         init_tracking(s, object);
1095 }
1096
1097 static
1098 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1099 {
1100         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1101                 return;
1102
1103         metadata_access_enable();
1104         memset(addr, POISON_INUSE, page_size(page));
1105         metadata_access_disable();
1106 }
1107
1108 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1109                                         struct page *page, void *object)
1110 {
1111         if (!check_slab(s, page))
1112                 return 0;
1113
1114         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1115                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1116                 return 0;
1117         }
1118
1119         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1120                 return 0;
1121
1122         return 1;
1123 }
1124
1125 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1126                                         struct page *page,
1127                                         void *object, unsigned long addr)
1128 {
1129         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1130                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1131                         goto bad;
1132         }
1133
1134         /* Success perform special debug activities for allocs */
1135         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1136                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1137         trace(s, page, object, 1);
1138         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1139         return 1;
1140
1141 bad:
1142         if (PageSlab(page)) {
1143                 /*
1144                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1145                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1146                  * as used avoids touching the remaining objects.
1147                  */
1148                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1149                 page->inuse = page->objects;
1150                 page->freelist = NULL;
1151         }
1152         return 0;
1153 }
1154
1155 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1156                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1157 {
1158         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1159                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1160                 return 0;
1161         }
1162
1163         if (on_freelist(s, page, object)) {
1164                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1165                 return 0;
1166         }
1167
1168         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1169                 return 0;
1170
1171         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1172                 if (!PageSlab(page)) {
1173                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1174                                  object);
1175                 } else if (!page->slab_cache) {
1176                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1177                                object);
1178                         dump_stack();
1179                 } else
1180                         object_err(s, page, object,
1181                                         "page slab pointer corrupt.");
1182                 return 0;
1183         }
1184         return 1;
1185 }
1186
1187 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1188 static noinline int free_debug_processing(
1189         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1190         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1191         unsigned long addr)
1192 {
1193         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1194         void *object = head;
1195         int cnt = 0;
1196         unsigned long uninitialized_var(flags);
1197         int ret = 0;
1198
1199         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1200         slab_lock(page);
1201
1202         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1203                 if (!check_slab(s, page))
1204                         goto out;
1205         }
1206
1207 next_object:
1208         cnt++;
1209
1210         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1211                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1212                         goto out;
1213         }
1214
1215         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1216                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1217         trace(s, page, object, 0);
1218         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1219         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1220
1221         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1222         if (object != tail) {
1223                 object = get_freepointer(s, object);
1224                 goto next_object;
1225         }
1226         ret = 1;
1227
1228 out:
1229         if (cnt != bulk_cnt)
1230                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1231                          bulk_cnt, cnt);
1232
1233         slab_unlock(page);
1234         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1235         if (!ret)
1236                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1237         return ret;
1238 }
1239
1240 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1241 {
1242         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1243         if (*str++ != '=' || !*str)
1244                 /*
1245                  * No options specified. Switch on full debugging.
1246                  */
1247                 goto out;
1248
1249         if (*str == ',')
1250                 /*
1251                  * No options but restriction on slabs. This means full
1252                  * debugging for slabs matching a pattern.
1253                  */
1254                 goto check_slabs;
1255
1256         slub_debug = 0;
1257         if (*str == '-')
1258                 /*
1259                  * Switch off all debugging measures.
1260                  */
1261                 goto out;
1262
1263         /*
1264          * Determine which debug features should be switched on
1265          */
1266         for (; *str && *str != ','; str++) {
1267                 switch (tolower(*str)) {
1268                 case 'f':
1269                         slub_debug |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1270                         break;
1271                 case 'z':
1272                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1273                         break;
1274                 case 'p':
1275                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1276                         break;
1277                 case 'u':
1278                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1279                         break;
1280                 case 't':
1281                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1282                         break;
1283                 case 'a':
1284                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1285                         break;
1286                 case 'o':
1287                         /*
1288                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1289                          * order would increase as a result.
1290                          */
1291                         disable_higher_order_debug = 1;
1292                         break;
1293                 default:
1294                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1295                                *str);
1296                 }
1297         }
1298
1299 check_slabs:
1300         if (*str == ',')
1301                 slub_debug_slabs = str + 1;
1302 out:
1303         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1304              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1305             (slub_debug & SLAB_POISON))
1306                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1307         return 1;
1308 }
1309
1310 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1311
1312 /*
1313  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1314  * @object_size:        the size of an object without meta data
1315  * @flags:              flags to set
1316  * @name:               name of the cache
1317  * @ctor:               constructor function
1318  *
1319  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1320  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1321  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1322  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1323  */
1324 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1325         slab_flags_t flags, const char *name,
1326         void (*ctor)(void *))
1327 {
1328         char *iter;
1329         size_t len;
1330
1331         /* If slub_debug = 0, it folds into the if conditional. */
1332         if (!slub_debug_slabs)
1333                 return flags | slub_debug;
1334
1335         len = strlen(name);
1336         iter = slub_debug_slabs;
1337         while (*iter) {
1338                 char *end, *glob;
1339                 size_t cmplen;
1340
1341                 end = strchrnul(iter, ',');
1342
1343                 glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1344                 if (glob)
1345                         cmplen = glob - iter;
1346                 else
1347                         cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1348
1349                 if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1350                         flags |= slub_debug;
1351                         break;
1352                 }
1353
1354                 if (!*end)
1355                         break;
1356                 iter = end + 1;
1357         }
1358
1359         return flags;
1360 }
1361 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1362 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1363                         struct page *page, void *object) {}
1364 static inline
1365 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1366
1367 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1368         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1369
1370 static inline int free_debug_processing(
1371         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1372         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1373         unsigned long addr) { return 0; }
1374
1375 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1376                         { return 1; }
1377 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1378                         void *object, u8 val) { return 1; }
1379 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1380                                         struct page *page) {}
1381 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1382                                         struct page *page) {}
1383 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1384         slab_flags_t flags, const char *name,
1385         void (*ctor)(void *))
1386 {
1387         return flags;
1388 }
1389 #define slub_debug 0
1390
1391 #define disable_higher_order_debug 0
1392
1393 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1394                                                         { return 0; }
1395 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1396                                                         { return 0; }
1397 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1398                                                         int objects) {}
1399 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1400                                                         int objects) {}
1401
1402 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1403
1404 /*
1405  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1406  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1407  */
1408 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1409 {
1410         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1411         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1412         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1413         return ptr;
1414 }
1415
1416 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1417 {
1418         kmemleak_free(x);
1419         kasan_kfree_large(x, _RET_IP_);
1420 }
1421
1422 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1423 {
1424         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1425
1426         /*
1427          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1428          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1429          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1430          */
1431 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1432         {
1433                 unsigned long flags;
1434
1435                 local_irq_save(flags);
1436                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1437                 local_irq_restore(flags);
1438         }
1439 #endif
1440         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1441                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1442
1443         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse */
1444         return kasan_slab_free(s, x, _RET_IP_);
1445 }
1446
1447 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1448                                            void **head, void **tail)
1449 {
1450
1451         void *object;
1452         void *next = *head;
1453         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1454         int rsize;
1455
1456         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1457         *head = NULL;
1458         *tail = NULL;
1459
1460         do {
1461                 object = next;
1462                 next = get_freepointer(s, object);
1463
1464                 if (slab_want_init_on_free(s)) {
1465                         /*
1466                          * Clear the object and the metadata, but don't touch
1467                          * the redzone.
1468                          */
1469                         memset(object, 0, s->object_size);
1470                         rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad
1471                                                            : 0;
1472                         memset((char *)object + s->inuse, 0,
1473                                s->size - s->inuse - rsize);
1474
1475                 }
1476                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1477                 if (!slab_free_hook(s, object)) {
1478                         /* Move object to the new freelist */
1479                         set_freepointer(s, object, *head);
1480                         *head = object;
1481                         if (!*tail)
1482                                 *tail = object;
1483                 }
1484         } while (object != old_tail);
1485
1486         if (*head == *tail)
1487                 *tail = NULL;
1488
1489         return *head != NULL;
1490 }
1491
1492 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1493                                 void *object)
1494 {
1495         setup_object_debug(s, page, object);
1496         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1497         if (unlikely(s->ctor)) {
1498                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1499                 s->ctor(object);
1500                 kasan_poison_object_data(s, object);
1501         }
1502         return object;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Slab allocation and freeing
1507  */
1508 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1509                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1510 {
1511         struct page *page;
1512         unsigned int order = oo_order(oo);
1513
1514         if (node == NUMA_NO_NODE)
1515                 page = alloc_pages(flags, order);
1516         else
1517                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1518
1519         if (page && charge_slab_page(page, flags, order, s)) {
1520                 __free_pages(page, order);
1521                 page = NULL;
1522         }
1523
1524         return page;
1525 }
1526
1527 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1528 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1529 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1530 {
1531         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1532         int err;
1533
1534         /* Bailout if already initialised */
1535         if (s->random_seq)
1536                 return 0;
1537
1538         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1539         if (err) {
1540                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1541                         s->name);
1542                 return err;
1543         }
1544
1545         /* Transform to an offset on the set of pages */
1546         if (s->random_seq) {
1547                 unsigned int i;
1548
1549                 for (i = 0; i < count; i++)
1550                         s->random_seq[i] *= s->size;
1551         }
1552         return 0;
1553 }
1554
1555 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1556 static void __init init_freelist_randomization(void)
1557 {
1558         struct kmem_cache *s;
1559
1560         mutex_lock(&slab_mutex);
1561
1562         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1563                 init_cache_random_seq(s);
1564
1565         mutex_unlock(&slab_mutex);
1566 }
1567
1568 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1569 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1570                                 unsigned long *pos, void *start,
1571                                 unsigned long page_limit,
1572                                 unsigned long freelist_count)
1573 {
1574         unsigned int idx;
1575
1576         /*
1577          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1578          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1579          */
1580         do {
1581                 idx = s->random_seq[*pos];
1582                 *pos += 1;
1583                 if (*pos >= freelist_count)
1584                         *pos = 0;
1585         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1586
1587         return (char *)start + idx;
1588 }
1589
1590 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1591 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1592 {
1593         void *start;
1594         void *cur;
1595         void *next;
1596         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1597
1598         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1599                 return false;
1600
1601         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1602         pos = get_random_int() % freelist_count;
1603
1604         page_limit = page->objects * s->size;
1605         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1606
1607         /* First entry is used as the base of the freelist */
1608         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1609                                 freelist_count);
1610         cur = setup_object(s, page, cur);
1611         page->freelist = cur;
1612
1613         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1614                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1615                         freelist_count);
1616                 next = setup_object(s, page, next);
1617                 set_freepointer(s, cur, next);
1618                 cur = next;
1619         }
1620         set_freepointer(s, cur, NULL);
1621
1622         return true;
1623 }
1624 #else
1625 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1626 {
1627         return 0;
1628 }
1629 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1630 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1631 {
1632         return false;
1633 }
1634 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1635
1636 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1637 {
1638         struct page *page;
1639         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1640         gfp_t alloc_gfp;
1641         void *start, *p, *next;
1642         int idx;
1643         bool shuffle;
1644
1645         flags &= gfp_allowed_mask;
1646
1647         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1648                 local_irq_enable();
1649
1650         flags |= s->allocflags;
1651
1652         /*
1653          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1654          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1655          */
1656         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1657         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1658                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1659
1660         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1661         if (unlikely(!page)) {
1662                 oo = s->min;
1663                 alloc_gfp = flags;
1664                 /*
1665                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1666                  * Try a lower order alloc if possible
1667                  */
1668                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1669                 if (unlikely(!page))
1670                         goto out;
1671                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1672         }
1673
1674         page->objects = oo_objects(oo);
1675
1676         page->slab_cache = s;
1677         __SetPageSlab(page);
1678         if (page_is_pfmemalloc(page))
1679                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1680
1681         kasan_poison_slab(page);
1682
1683         start = page_address(page);
1684
1685         setup_page_debug(s, page, start);
1686
1687         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1688
1689         if (!shuffle) {
1690                 start = fixup_red_left(s, start);
1691                 start = setup_object(s, page, start);
1692                 page->freelist = start;
1693                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1694                         next = p + s->size;
1695                         next = setup_object(s, page, next);
1696                         set_freepointer(s, p, next);
1697                         p = next;
1698                 }
1699                 set_freepointer(s, p, NULL);
1700         }
1701
1702         page->inuse = page->objects;
1703         page->frozen = 1;
1704
1705 out:
1706         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1707                 local_irq_disable();
1708         if (!page)
1709                 return NULL;
1710
1711         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1712
1713         return page;
1714 }
1715
1716 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1717 {
1718         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1719                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
1720                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
1721                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
1722                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
1723                 dump_stack();
1724         }
1725
1726         return allocate_slab(s,
1727                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1728 }
1729
1730 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1731 {
1732         int order = compound_order(page);
1733         int pages = 1 << order;
1734
1735         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1736                 void *p;
1737
1738                 slab_pad_check(s, page);
1739                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1740                                                 page->objects)
1741                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1742         }
1743
1744         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1745         __ClearPageSlab(page);
1746
1747         page->mapping = NULL;
1748         if (current->reclaim_state)
1749                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1750         uncharge_slab_page(page, order, s);
1751         __free_pages(page, order);
1752 }
1753
1754 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1755 {
1756         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
1757
1758         __free_slab(page->slab_cache, page);
1759 }
1760
1761 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1762 {
1763         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
1764                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
1765         } else
1766                 __free_slab(s, page);
1767 }
1768
1769 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1770 {
1771         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1772         free_slab(s, page);
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Management of partially allocated slabs.
1777  */
1778 static inline void
1779 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1780 {
1781         n->nr_partial++;
1782         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1783                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
1784         else
1785                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
1786 }
1787
1788 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1789                                 struct page *page, int tail)
1790 {
1791         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1792         __add_partial(n, page, tail);
1793 }
1794
1795 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1796                                         struct page *page)
1797 {
1798         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1799         list_del(&page->slab_list);
1800         n->nr_partial--;
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1805  * return the pointer to the freelist.
1806  *
1807  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1808  */
1809 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1810                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1811                 int mode, int *objects)
1812 {
1813         void *freelist;
1814         unsigned long counters;
1815         struct page new;
1816
1817         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1818
1819         /*
1820          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1821          * The old freelist is the list of objects for the
1822          * per cpu allocation list.
1823          */
1824         freelist = page->freelist;
1825         counters = page->counters;
1826         new.counters = counters;
1827         *objects = new.objects - new.inuse;
1828         if (mode) {
1829                 new.inuse = page->objects;
1830                 new.freelist = NULL;
1831         } else {
1832                 new.freelist = freelist;
1833         }
1834
1835         VM_BUG_ON(new.frozen);
1836         new.frozen = 1;
1837
1838         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1839                         freelist, counters,
1840                         new.freelist, new.counters,
1841                         "acquire_slab"))
1842                 return NULL;
1843
1844         remove_partial(n, page);
1845         WARN_ON(!freelist);
1846         return freelist;
1847 }
1848
1849 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1850 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1851
1852 /*
1853  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1854  */
1855 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1856                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1857 {
1858         struct page *page, *page2;
1859         void *object = NULL;
1860         unsigned int available = 0;
1861         int objects;
1862
1863         /*
1864          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1865          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1866          * partial slab and there is none available then get_partials()
1867          * will return NULL.
1868          */
1869         if (!n || !n->nr_partial)
1870                 return NULL;
1871
1872         spin_lock(&n->list_lock);
1873         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
1874                 void *t;
1875
1876                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1877                         continue;
1878
1879                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1880                 if (!t)
1881                         break;
1882
1883                 available += objects;
1884                 if (!object) {
1885                         c->page = page;
1886                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1887                         object = t;
1888                 } else {
1889                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1890                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1891                 }
1892                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1893                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
1894                         break;
1895
1896         }
1897         spin_unlock(&n->list_lock);
1898         return object;
1899 }
1900
1901 /*
1902  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1903  */
1904 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1905                 struct kmem_cache_cpu *c)
1906 {
1907 #ifdef CONFIG_NUMA
1908         struct zonelist *zonelist;
1909         struct zoneref *z;
1910         struct zone *zone;
1911         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1912         void *object;
1913         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1914
1915         /*
1916          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1917          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1918          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1919          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1920          *
1921          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1922          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1923          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1924          * from other nodes and filled up.
1925          *
1926          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
1927          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
1928          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
1929          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
1930          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1931          * with available objects.
1932          */
1933         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1934                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1935                 return NULL;
1936
1937         do {
1938                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1939                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1940                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1941                         struct kmem_cache_node *n;
1942
1943                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1944
1945                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1946                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1947                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1948                                 if (object) {
1949                                         /*
1950                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1951                                          * here - if mems_allowed was updated in
1952                                          * parallel, that was a harmless race
1953                                          * between allocation and the cpuset
1954                                          * update
1955                                          */
1956                                         return object;
1957                                 }
1958                         }
1959                 }
1960         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1961 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1962         return NULL;
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Get a partial page, lock it and return it.
1967  */
1968 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1969                 struct kmem_cache_cpu *c)
1970 {
1971         void *object;
1972         int searchnode = node;
1973
1974         if (node == NUMA_NO_NODE)
1975                 searchnode = numa_mem_id();
1976         else if (!node_present_pages(node))
1977                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1978
1979         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1980         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1981                 return object;
1982
1983         return get_any_partial(s, flags, c);
1984 }
1985
1986 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
1987 /*
1988  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1989  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1990  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1991  */
1992 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1993 #else
1994 /*
1995  * No preemption supported therefore also no need to check for
1996  * different cpus.
1997  */
1998 #define TID_STEP 1
1999 #endif
2000
2001 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2002 {
2003         return tid + TID_STEP;
2004 }
2005
2006 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2007 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2008 {
2009         return tid % TID_STEP;
2010 }
2011
2012 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2013 {
2014         return tid / TID_STEP;
2015 }
2016 #endif
2017
2018 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2019 {
2020         return cpu;
2021 }
2022
2023 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2024                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2025 {
2026 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2027         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2028
2029         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2030
2031 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2032         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2033                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2034                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2035         else
2036 #endif
2037         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2038                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2039                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2040         else
2041                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2042                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2043 #endif
2044         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2045 }
2046
2047 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2048 {
2049         int cpu;
2050
2051         for_each_possible_cpu(cpu)
2052                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Remove the cpu slab
2057  */
2058 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2059                                 void *freelist, struct kmem_cache_cpu *c)
2060 {
2061         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2062         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2063         int lock = 0;
2064         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2065         void *nextfree;
2066         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2067         struct page new;
2068         struct page old;
2069
2070         if (page->freelist) {
2071                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2072                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2073         }
2074
2075         /*
2076          * Stage one: Free all available per cpu objects back
2077          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
2078          * last one.
2079          *
2080          * There is no need to take the list->lock because the page
2081          * is still frozen.
2082          */
2083         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
2084                 void *prior;
2085                 unsigned long counters;
2086
2087                 do {
2088                         prior = page->freelist;
2089                         counters = page->counters;
2090                         set_freepointer(s, freelist, prior);
2091                         new.counters = counters;
2092                         new.inuse--;
2093                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
2094
2095                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2096                         prior, counters,
2097                         freelist, new.counters,
2098                         "drain percpu freelist"));
2099
2100                 freelist = nextfree;
2101         }
2102
2103         /*
2104          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
2105          * list presence reflects the actual number of objects
2106          * during unfreeze.
2107          *
2108          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2109          * with the count. If there is a mismatch then the page
2110          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2111          *
2112          * Then we restart the process which may have to remove
2113          * the page from the list that we just put it on again
2114          * because the number of objects in the slab may have
2115          * changed.
2116          */
2117 redo:
2118
2119         old.freelist = page->freelist;
2120         old.counters = page->counters;
2121         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2122
2123         /* Determine target state of the slab */
2124         new.counters = old.counters;
2125         if (freelist) {
2126                 new.inuse--;
2127                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
2128                 new.freelist = freelist;
2129         } else
2130                 new.freelist = old.freelist;
2131
2132         new.frozen = 0;
2133
2134         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2135                 m = M_FREE;
2136         else if (new.freelist) {
2137                 m = M_PARTIAL;
2138                 if (!lock) {
2139                         lock = 1;
2140                         /*
2141                          * Taking the spinlock removes the possibility
2142                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2143                          * is frozen
2144                          */
2145                         spin_lock(&n->list_lock);
2146                 }
2147         } else {
2148                 m = M_FULL;
2149                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
2150                         lock = 1;
2151                         /*
2152                          * This also ensures that the scanning of full
2153                          * slabs from diagnostic functions will not see
2154                          * any frozen slabs.
2155                          */
2156                         spin_lock(&n->list_lock);
2157                 }
2158         }
2159
2160         if (l != m) {
2161                 if (l == M_PARTIAL)
2162                         remove_partial(n, page);
2163                 else if (l == M_FULL)
2164                         remove_full(s, n, page);
2165
2166                 if (m == M_PARTIAL)
2167                         add_partial(n, page, tail);
2168                 else if (m == M_FULL)
2169                         add_full(s, n, page);
2170         }
2171
2172         l = m;
2173         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2174                                 old.freelist, old.counters,
2175                                 new.freelist, new.counters,
2176                                 "unfreezing slab"))
2177                 goto redo;
2178
2179         if (lock)
2180                 spin_unlock(&n->list_lock);
2181
2182         if (m == M_PARTIAL)
2183                 stat(s, tail);
2184         else if (m == M_FULL)
2185                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2186         else if (m == M_FREE) {
2187                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2188                 discard_slab(s, page);
2189                 stat(s, FREE_SLAB);
2190         }
2191
2192         c->page = NULL;
2193         c->freelist = NULL;
2194 }
2195
2196 /*
2197  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2198  *
2199  * This function must be called with interrupts disabled
2200  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2201  * to guarantee no concurrent accesses).
2202  */
2203 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2204                 struct kmem_cache_cpu *c)
2205 {
2206 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2207         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2208         struct page *page, *discard_page = NULL;
2209
2210         while ((page = c->partial)) {
2211                 struct page new;
2212                 struct page old;
2213
2214                 c->partial = page->next;
2215
2216                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2217                 if (n != n2) {
2218                         if (n)
2219                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2220
2221                         n = n2;
2222                         spin_lock(&n->list_lock);
2223                 }
2224
2225                 do {
2226
2227                         old.freelist = page->freelist;
2228                         old.counters = page->counters;
2229                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2230
2231                         new.counters = old.counters;
2232                         new.freelist = old.freelist;
2233
2234                         new.frozen = 0;
2235
2236                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2237                                 old.freelist, old.counters,
2238                                 new.freelist, new.counters,
2239                                 "unfreezing slab"));
2240
2241                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2242                         page->next = discard_page;
2243                         discard_page = page;
2244                 } else {
2245                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2246                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2247                 }
2248         }
2249
2250         if (n)
2251                 spin_unlock(&n->list_lock);
2252
2253         while (discard_page) {
2254                 page = discard_page;
2255                 discard_page = discard_page->next;
2256
2257                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2258                 discard_slab(s, page);
2259                 stat(s, FREE_SLAB);
2260         }
2261 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2266  * partial page slot if available.
2267  *
2268  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2269  * per node partial list.
2270  */
2271 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2272 {
2273 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2274         struct page *oldpage;
2275         int pages;
2276         int pobjects;
2277
2278         preempt_disable();
2279         do {
2280                 pages = 0;
2281                 pobjects = 0;
2282                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2283
2284                 if (oldpage) {
2285                         pobjects = oldpage->pobjects;
2286                         pages = oldpage->pages;
2287                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2288                                 unsigned long flags;
2289                                 /*
2290                                  * partial array is full. Move the existing
2291                                  * set to the per node partial list.
2292                                  */
2293                                 local_irq_save(flags);
2294                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2295                                 local_irq_restore(flags);
2296                                 oldpage = NULL;
2297                                 pobjects = 0;
2298                                 pages = 0;
2299                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2300                         }
2301                 }
2302
2303                 pages++;
2304                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2305
2306                 page->pages = pages;
2307                 page->pobjects = pobjects;
2308                 page->next = oldpage;
2309
2310         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2311                                                                 != oldpage);
2312         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2313                 unsigned long flags;
2314
2315                 local_irq_save(flags);
2316                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2317                 local_irq_restore(flags);
2318         }
2319         preempt_enable();
2320 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2321 }
2322
2323 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2324 {
2325         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2326         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist, c);
2327
2328         c->tid = next_tid(c->tid);
2329 }
2330
2331 /*
2332  * Flush cpu slab.
2333  *
2334  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2335  */
2336 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2337 {
2338         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2339
2340         if (c->page)
2341                 flush_slab(s, c);
2342
2343         unfreeze_partials(s, c);
2344 }
2345
2346 static void flush_cpu_slab(void *d)
2347 {
2348         struct kmem_cache *s = d;
2349
2350         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2351 }
2352
2353 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2354 {
2355         struct kmem_cache *s = info;
2356         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2357
2358         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2359 }
2360
2361 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2362 {
2363         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1);
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2368  * necessary.
2369  */
2370 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2371 {
2372         struct kmem_cache *s;
2373         unsigned long flags;
2374
2375         mutex_lock(&slab_mutex);
2376         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2377                 local_irq_save(flags);
2378                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2379                 local_irq_restore(flags);
2380         }
2381         mutex_unlock(&slab_mutex);
2382         return 0;
2383 }
2384
2385 /*
2386  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2387  * locality expectations.
2388  */
2389 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2390 {
2391 #ifdef CONFIG_NUMA
2392         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2393                 return 0;
2394 #endif
2395         return 1;
2396 }
2397
2398 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2399 static int count_free(struct page *page)
2400 {
2401         return page->objects - page->inuse;
2402 }
2403
2404 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2405 {
2406         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2407 }
2408 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2409
2410 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2411 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2412                                         int (*get_count)(struct page *))
2413 {
2414         unsigned long flags;
2415         unsigned long x = 0;
2416         struct page *page;
2417
2418         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2419         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2420                 x += get_count(page);
2421         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2422         return x;
2423 }
2424 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2425
2426 static noinline void
2427 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2428 {
2429 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2430         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2431                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2432         int node;
2433         struct kmem_cache_node *n;
2434
2435         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2436                 return;
2437
2438         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2439                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2440         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2441                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2442                 oo_order(s->min));
2443
2444         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2445                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2446                         s->name);
2447
2448         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2449                 unsigned long nr_slabs;
2450                 unsigned long nr_objs;
2451                 unsigned long nr_free;
2452
2453                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2454                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2455                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2456
2457                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2458                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2459         }
2460 #endif
2461 }
2462
2463 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2464                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2465 {
2466         void *freelist;
2467         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2468         struct page *page;
2469
2470         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2471
2472         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2473
2474         if (freelist)
2475                 return freelist;
2476
2477         page = new_slab(s, flags, node);
2478         if (page) {
2479                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2480                 if (c->page)
2481                         flush_slab(s, c);
2482
2483                 /*
2484                  * No other reference to the page yet so we can
2485                  * muck around with it freely without cmpxchg
2486                  */
2487                 freelist = page->freelist;
2488                 page->freelist = NULL;
2489
2490                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2491                 c->page = page;
2492                 *pc = c;
2493         }
2494
2495         return freelist;
2496 }
2497
2498 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2499 {
2500         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2501                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2502
2503         return true;
2504 }
2505
2506 /*
2507  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2508  * per cpu freelist or deactivate the page.
2509  *
2510  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2511  *
2512  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2513  *
2514  * This function must be called with interrupt disabled.
2515  */
2516 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2517 {
2518         struct page new;
2519         unsigned long counters;
2520         void *freelist;
2521
2522         do {
2523                 freelist = page->freelist;
2524                 counters = page->counters;
2525
2526                 new.counters = counters;
2527                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2528
2529                 new.inuse = page->objects;
2530                 new.frozen = freelist != NULL;
2531
2532         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2533                 freelist, counters,
2534                 NULL, new.counters,
2535                 "get_freelist"));
2536
2537         return freelist;
2538 }
2539
2540 /*
2541  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2542  * debugging duties.
2543  *
2544  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2545  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2546  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2547  *
2548  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2549  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2550  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2551  *
2552  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2553  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2554  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2555  *
2556  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2557  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2558  */
2559 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2560                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2561 {
2562         void *freelist;
2563         struct page *page;
2564
2565         page = c->page;
2566         if (!page)
2567                 goto new_slab;
2568 redo:
2569
2570         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2571                 int searchnode = node;
2572
2573                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2574                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2575
2576                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2577                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2578                         deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2579                         goto new_slab;
2580                 }
2581         }
2582
2583         /*
2584          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2585          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2586          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2587          */
2588         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2589                 deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2590                 goto new_slab;
2591         }
2592
2593         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2594         freelist = c->freelist;
2595         if (freelist)
2596                 goto load_freelist;
2597
2598         freelist = get_freelist(s, page);
2599
2600         if (!freelist) {
2601                 c->page = NULL;
2602                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2603                 goto new_slab;
2604         }
2605
2606         stat(s, ALLOC_REFILL);
2607
2608 load_freelist:
2609         /*
2610          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2611          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2612          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2613          */
2614         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2615         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2616         c->tid = next_tid(c->tid);
2617         return freelist;
2618
2619 new_slab:
2620
2621         if (slub_percpu_partial(c)) {
2622                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2623                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2624                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2625                 goto redo;
2626         }
2627
2628         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2629
2630         if (unlikely(!freelist)) {
2631                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2632                 return NULL;
2633         }
2634
2635         page = c->page;
2636         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2637                 goto load_freelist;
2638
2639         /* Only entered in the debug case */
2640         if (kmem_cache_debug(s) &&
2641                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2642                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2643
2644         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist), c);
2645         return freelist;
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2650  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2651  */
2652 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2653                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2654 {
2655         void *p;
2656         unsigned long flags;
2657
2658         local_irq_save(flags);
2659 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2660         /*
2661          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2662          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2663          * pointer.
2664          */
2665         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2666 #endif
2667
2668         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2669         local_irq_restore(flags);
2670         return p;
2671 }
2672
2673 /*
2674  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
2675  * zeroing out freelist pointer.
2676  */
2677 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
2678                                                    void *obj)
2679 {
2680         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
2681                 memset((void *)((char *)obj + s->offset), 0, sizeof(void *));
2682 }
2683
2684 /*
2685  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2686  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2687  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2688  *
2689  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2690  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2691  *
2692  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2693  */
2694 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2695                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2696 {
2697         void *object;
2698         struct kmem_cache_cpu *c;
2699         struct page *page;
2700         unsigned long tid;
2701
2702         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2703         if (!s)
2704                 return NULL;
2705 redo:
2706         /*
2707          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2708          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2709          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2710          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2711          *
2712          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2713          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPTION so we need
2714          * to check if it is matched or not.
2715          */
2716         do {
2717                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2718                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2719         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
2720                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2721
2722         /*
2723          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2724          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2725          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2726          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2727          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2728          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2729          */
2730         barrier();
2731
2732         /*
2733          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2734          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2735          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2736          * linked list in between.
2737          */
2738
2739         object = c->freelist;
2740         page = c->page;
2741         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2742                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2743                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2744         } else {
2745                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2746
2747                 /*
2748                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2749                  * operation and if we are on the right processor.
2750                  *
2751                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2752                  * semantics!)
2753                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2754                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2755                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2756                  *
2757                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2758                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2759                  * other cpus.
2760                  */
2761                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2762                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2763                                 object, tid,
2764                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2765
2766                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2767                         goto redo;
2768                 }
2769                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2770                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2771         }
2772
2773         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
2774
2775         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s)) && object)
2776                 memset(object, 0, s->object_size);
2777
2778         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, 1, &object);
2779
2780         return object;
2781 }
2782
2783 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2784                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2785 {
2786         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2787 }
2788
2789 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2790 {
2791         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2792
2793         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2794                                 s->size, gfpflags);
2795
2796         return ret;
2797 }
2798 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2799
2800 #ifdef CONFIG_TRACING
2801 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2802 {
2803         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2804         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2805         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2806         return ret;
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2809 #endif
2810
2811 #ifdef CONFIG_NUMA
2812 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2813 {
2814         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2815
2816         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2817                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2818
2819         return ret;
2820 }
2821 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2822
2823 #ifdef CONFIG_TRACING
2824 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2825                                     gfp_t gfpflags,
2826                                     int node, size_t size)
2827 {
2828         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2829
2830         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2831                            size, s->size, gfpflags, node);
2832
2833         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2834         return ret;
2835 }
2836 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2837 #endif
2838 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2839
2840 /*
2841  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2842  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2843  *
2844  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2845  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2846  * handling required then we can return immediately.
2847  */
2848 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2849                         void *head, void *tail, int cnt,
2850                         unsigned long addr)
2851
2852 {
2853         void *prior;
2854         int was_frozen;
2855         struct page new;
2856         unsigned long counters;
2857         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2858         unsigned long uninitialized_var(flags);
2859
2860         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2861
2862         if (kmem_cache_debug(s) &&
2863             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
2864                 return;
2865
2866         do {
2867                 if (unlikely(n)) {
2868                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2869                         n = NULL;
2870                 }
2871                 prior = page->freelist;
2872                 counters = page->counters;
2873                 set_freepointer(s, tail, prior);
2874                 new.counters = counters;
2875                 was_frozen = new.frozen;
2876                 new.inuse -= cnt;
2877                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2878
2879                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2880
2881                                 /*
2882                                  * Slab was on no list before and will be
2883                                  * partially empty
2884                                  * We can defer the list move and instead
2885                                  * freeze it.
2886                                  */
2887                                 new.frozen = 1;
2888
2889                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2890
2891                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2892                                 /*
2893                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2894                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2895                                  * drop the list_lock without any processing.
2896                                  *
2897                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2898                                  * other processors updating the list of slabs.
2899                                  */
2900                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2901
2902                         }
2903                 }
2904
2905         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2906                 prior, counters,
2907                 head, new.counters,
2908                 "__slab_free"));
2909
2910         if (likely(!n)) {
2911
2912                 /*
2913                  * If we just froze the page then put it onto the
2914                  * per cpu partial list.
2915                  */
2916                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2917                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2918                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2919                 }
2920                 /*
2921                  * The list lock was not taken therefore no list
2922                  * activity can be necessary.
2923                  */
2924                 if (was_frozen)
2925                         stat(s, FREE_FROZEN);
2926                 return;
2927         }
2928
2929         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2930                 goto slab_empty;
2931
2932         /*
2933          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2934          * then add it.
2935          */
2936         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2937                 remove_full(s, n, page);
2938                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2939                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2940         }
2941         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2942         return;
2943
2944 slab_empty:
2945         if (prior) {
2946                 /*
2947                  * Slab on the partial list.
2948                  */
2949                 remove_partial(n, page);
2950                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2951         } else {
2952                 /* Slab must be on the full list */
2953                 remove_full(s, n, page);
2954         }
2955
2956         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2957         stat(s, FREE_SLAB);
2958         discard_slab(s, page);
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2963  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2964  *
2965  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2966  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2967  * the item before.
2968  *
2969  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2970  * with all sorts of special processing.
2971  *
2972  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
2973  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
2974  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
2975  */
2976 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
2977                                 struct page *page, void *head, void *tail,
2978                                 int cnt, unsigned long addr)
2979 {
2980         void *tail_obj = tail ? : head;
2981         struct kmem_cache_cpu *c;
2982         unsigned long tid;
2983 redo:
2984         /*
2985          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2986          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2987          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2988          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2989          */
2990         do {
2991                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2992                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2993         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
2994                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2995
2996         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2997         barrier();
2998
2999         if (likely(page == c->page)) {
3000                 set_freepointer(s, tail_obj, c->freelist);
3001
3002                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3003                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3004                                 c->freelist, tid,
3005                                 head, next_tid(tid)))) {
3006
3007                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3008                         goto redo;
3009                 }
3010                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3011         } else
3012                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3013
3014 }
3015
3016 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3017                                       void *head, void *tail, int cnt,
3018                                       unsigned long addr)
3019 {
3020         /*
3021          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3022          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3023          */
3024         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail))
3025                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3026 }
3027
3028 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3029 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3030 {
3031         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3032 }
3033 #endif
3034
3035 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3036 {
3037         s = cache_from_obj(s, x);
3038         if (!s)
3039                 return;
3040         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3041         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
3042 }
3043 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3044
3045 struct detached_freelist {
3046         struct page *page;
3047         void *tail;
3048         void *freelist;
3049         int cnt;
3050         struct kmem_cache *s;
3051 };
3052
3053 /*
3054  * This function progressively scans the array with free objects (with
3055  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3056  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3057  * page/objects.  This can happen without any need for
3058  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3059  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3060  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3061  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3062  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3063  * to performance reasons.
3064  */
3065 static inline
3066 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3067                             void **p, struct detached_freelist *df)
3068 {
3069         size_t first_skipped_index = 0;
3070         int lookahead = 3;
3071         void *object;
3072         struct page *page;
3073
3074         /* Always re-init detached_freelist */
3075         df->page = NULL;
3076
3077         do {
3078                 object = p[--size];
3079                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3080         } while (!object && size);
3081
3082         if (!object)
3083                 return 0;
3084
3085         page = virt_to_head_page(object);
3086         if (!s) {
3087                 /* Handle kalloc'ed objects */
3088                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3089                         BUG_ON(!PageCompound(page));
3090                         kfree_hook(object);
3091                         __free_pages(page, compound_order(page));
3092                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3093                         return size;
3094                 }
3095                 /* Derive kmem_cache from object */
3096                 df->s = page->slab_cache;
3097         } else {
3098                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3099         }
3100
3101         /* Start new detached freelist */
3102         df->page = page;
3103         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3104         df->tail = object;
3105         df->freelist = object;
3106         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3107         df->cnt = 1;
3108
3109         while (size) {
3110                 object = p[--size];
3111                 if (!object)
3112                         continue; /* Skip processed objects */
3113
3114                 /* df->page is always set at this point */
3115                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3116                         /* Opportunity build freelist */
3117                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3118                         df->freelist = object;
3119                         df->cnt++;
3120                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3121
3122                         continue;
3123                 }
3124
3125                 /* Limit look ahead search */
3126                 if (!--lookahead)
3127                         break;
3128
3129                 if (!first_skipped_index)
3130                         first_skipped_index = size + 1;
3131         }
3132
3133         return first_skipped_index;
3134 }
3135
3136 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3137 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3138 {
3139         if (WARN_ON(!size))
3140                 return;
3141
3142         do {
3143                 struct detached_freelist df;
3144
3145                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3146                 if (!df.page)
3147                         continue;
3148
3149                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt,_RET_IP_);
3150         } while (likely(size));
3151 }
3152 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3153
3154 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3155 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3156                           void **p)
3157 {
3158         struct kmem_cache_cpu *c;
3159         int i;
3160
3161         /* memcg and kmem_cache debug support */
3162         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3163         if (unlikely(!s))
3164                 return false;
3165         /*
3166          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3167          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3168          * handlers invoking normal fastpath.
3169          */
3170         local_irq_disable();
3171         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3172
3173         for (i = 0; i < size; i++) {
3174                 void *object = c->freelist;
3175
3176                 if (unlikely(!object)) {
3177                         /*
3178                          * Invoking slow path likely have side-effect
3179                          * of re-populating per CPU c->freelist
3180                          */
3181                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3182                                             _RET_IP_, c);
3183                         if (unlikely(!p[i]))
3184                                 goto error;
3185
3186                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3187                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3188
3189                         continue; /* goto for-loop */
3190                 }
3191                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3192                 p[i] = object;
3193                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3194         }
3195         c->tid = next_tid(c->tid);
3196         local_irq_enable();
3197
3198         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
3199         if (unlikely(slab_want_init_on_alloc(flags, s))) {
3200                 int j;
3201
3202                 for (j = 0; j < i; j++)
3203                         memset(p[j], 0, s->object_size);
3204         }
3205
3206         /* memcg and kmem_cache debug support */
3207         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3208         return i;
3209 error:
3210         local_irq_enable();
3211         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3212         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3213         return 0;
3214 }
3215 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3216
3217
3218 /*
3219  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3220  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3221  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3222  * another.
3223  *
3224  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3225  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3226  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3227  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3228  * locking overhead.
3229  */
3230
3231 /*
3232  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3233  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3234  * and increases the number of allocations possible without having to
3235  * take the list_lock.
3236  */
3237 static unsigned int slub_min_order;
3238 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3239 static unsigned int slub_min_objects;
3240
3241 /*
3242  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3243  *
3244  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3245  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3246  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3247  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3248  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3249  * would be wasted.
3250  *
3251  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3252  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3253  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3254  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3255  *
3256  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3257  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3258  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3259  * of space in favor of a small page order.
3260  *
3261  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3262  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3263  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3264  * the smallest order which will fit the object.
3265  */
3266 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3267                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3268                 unsigned int fract_leftover)
3269 {
3270         unsigned int min_order = slub_min_order;
3271         unsigned int order;
3272
3273         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3274                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3275
3276         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3277                         order <= max_order; order++) {
3278
3279                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3280                 unsigned int rem;
3281
3282                 rem = slab_size % size;
3283
3284                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3285                         break;
3286         }
3287
3288         return order;
3289 }
3290
3291 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3292 {
3293         unsigned int order;
3294         unsigned int min_objects;
3295         unsigned int max_objects;
3296
3297         /*
3298          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3299          * works by first attempting to generate a layout with
3300          * the best configuration and backing off gradually.
3301          *
3302          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3303          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3304          */
3305         min_objects = slub_min_objects;
3306         if (!min_objects)
3307                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
3308         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3309         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3310
3311         while (min_objects > 1) {
3312                 unsigned int fraction;
3313
3314                 fraction = 16;
3315                 while (fraction >= 4) {
3316                         order = slab_order(size, min_objects,
3317                                         slub_max_order, fraction);
3318                         if (order <= slub_max_order)
3319                                 return order;
3320                         fraction /= 2;
3321                 }
3322                 min_objects--;
3323         }
3324
3325         /*
3326          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3327          * lets see if we can place a single object there.
3328          */
3329         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3330         if (order <= slub_max_order)
3331                 return order;
3332
3333         /*
3334          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3335          */
3336         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3337         if (order < MAX_ORDER)
3338                 return order;
3339         return -ENOSYS;
3340 }
3341
3342 static void
3343 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3344 {
3345         n->nr_partial = 0;
3346         spin_lock_init(&n->list_lock);
3347         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3348 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3349         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3350         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3351         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3352 #endif
3353 }
3354
3355 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3356 {
3357         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3358                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3359
3360         /*
3361          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3362          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3363          */
3364         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3365                                      2 * sizeof(void *));
3366
3367         if (!s->cpu_slab)
3368                 return 0;
3369
3370         init_kmem_cache_cpus(s);
3371
3372         return 1;
3373 }
3374
3375 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3376
3377 /*
3378  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3379  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3380  * possible.
3381  *
3382  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3383  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3384  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3385  */
3386 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3387 {
3388         struct page *page;
3389         struct kmem_cache_node *n;
3390
3391         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3392
3393         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3394
3395         BUG_ON(!page);
3396         if (page_to_nid(page) != node) {
3397                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3398                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3399         }
3400
3401         n = page->freelist;
3402         BUG_ON(!n);
3403 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3404         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3405         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3406 #endif
3407         n = kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node),
3408                       GFP_KERNEL);
3409         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3410         page->inuse = 1;
3411         page->frozen = 0;
3412         kmem_cache_node->node[node] = n;
3413         init_kmem_cache_node(n);
3414         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3415
3416         /*
3417          * No locks need to be taken here as it has just been
3418          * initialized and there is no concurrent access.
3419          */
3420         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3421 }
3422
3423 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3424 {
3425         int node;
3426         struct kmem_cache_node *n;
3427
3428         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3429                 s->node[node] = NULL;
3430                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3431         }
3432 }
3433
3434 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3435 {
3436         cache_random_seq_destroy(s);
3437         free_percpu(s->cpu_slab);
3438         free_kmem_cache_nodes(s);
3439 }
3440
3441 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3442 {
3443         int node;
3444
3445         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3446                 struct kmem_cache_node *n;
3447
3448                 if (slab_state == DOWN) {
3449                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3450                         continue;
3451                 }
3452                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3453                                                 GFP_KERNEL, node);
3454
3455                 if (!n) {
3456                         free_kmem_cache_nodes(s);
3457                         return 0;
3458                 }
3459
3460                 init_kmem_cache_node(n);
3461                 s->node[node] = n;
3462         }
3463         return 1;
3464 }
3465
3466 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3467 {
3468         if (min < MIN_PARTIAL)
3469                 min = MIN_PARTIAL;
3470         else if (min > MAX_PARTIAL)
3471                 min = MAX_PARTIAL;
3472         s->min_partial = min;
3473 }
3474
3475 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3476 {
3477 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3478         /*
3479          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3480          * per cpu partial lists of a processor.
3481          *
3482          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3483          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3484          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3485          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3486          *
3487          * This setting also determines
3488          *
3489          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3490          *    per node list when we reach the limit.
3491          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3492          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3493          *    50% to keep some capacity around for frees.
3494          */
3495         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3496                 s->cpu_partial = 0;
3497         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3498                 s->cpu_partial = 2;
3499         else if (s->size >= 1024)
3500                 s->cpu_partial = 6;
3501         else if (s->size >= 256)
3502                 s->cpu_partial = 13;
3503         else
3504                 s->cpu_partial = 30;
3505 #endif
3506 }
3507
3508 /*
3509  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3510  * a slab object.
3511  */
3512 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3513 {
3514         slab_flags_t flags = s->flags;
3515         unsigned int size = s->object_size;
3516         unsigned int order;
3517
3518         /*
3519          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3520          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3521          * the possible location of the free pointer.
3522          */
3523         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3524
3525 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3526         /*
3527          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3528          * the slab may touch the object after free or before allocation
3529          * then we should never poison the object itself.
3530          */
3531         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
3532                         !s->ctor)
3533                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3534         else
3535                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3536
3537
3538         /*
3539          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3540          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3541          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3542          */
3543         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3544                 size += sizeof(void *);
3545 #endif
3546
3547         /*
3548          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3549          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3550          */
3551         s->inuse = size;
3552
3553         if (((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3554                 s->ctor)) {
3555                 /*
3556                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3557                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3558                  * kmem_cache_free.
3559                  *
3560                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3561                  * destructor or are poisoning the objects.
3562                  */
3563                 s->offset = size;
3564                 size += sizeof(void *);
3565         }
3566
3567 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3568         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3569                 /*
3570                  * Need to store information about allocs and frees after
3571                  * the object.
3572                  */
3573                 size += 2 * sizeof(struct track);
3574 #endif
3575
3576         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
3577 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3578         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
3579                 /*
3580                  * Add some empty padding so that we can catch
3581                  * overwrites from earlier objects rather than let
3582                  * tracking information or the free pointer be
3583                  * corrupted if a user writes before the start
3584                  * of the object.
3585                  */
3586                 size += sizeof(void *);
3587
3588                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
3589                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
3590                 size += s->red_left_pad;
3591         }
3592 #endif
3593
3594         /*
3595          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3596          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3597          * each object to conform to the alignment.
3598          */
3599         size = ALIGN(size, s->align);
3600         s->size = size;
3601         if (forced_order >= 0)
3602                 order = forced_order;
3603         else
3604                 order = calculate_order(size);
3605
3606         if ((int)order < 0)
3607                 return 0;
3608
3609         s->allocflags = 0;
3610         if (order)
3611                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3612
3613         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3614                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3615
3616         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
3617                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
3618
3619         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3620                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3621
3622         /*
3623          * Determine the number of objects per slab
3624          */
3625         s->oo = oo_make(order, size);
3626         s->min = oo_make(get_order(size), size);
3627         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3628                 s->max = s->oo;
3629
3630         return !!oo_objects(s->oo);
3631 }
3632
3633 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
3634 {
3635         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3636 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
3637         s->random = get_random_long();
3638 #endif
3639
3640         if (!calculate_sizes(s, -1))
3641                 goto error;
3642         if (disable_higher_order_debug) {
3643                 /*
3644                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3645                  * order increased.
3646                  */
3647                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3648                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3649                         s->offset = 0;
3650                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3651                                 goto error;
3652                 }
3653         }
3654
3655 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3656     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3657         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
3658                 /* Enable fast mode */
3659                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3660 #endif
3661
3662         /*
3663          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3664          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3665          */
3666         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3667
3668         set_cpu_partial(s);
3669
3670 #ifdef CONFIG_NUMA
3671         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3672 #endif
3673
3674         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
3675         if (slab_state >= UP) {
3676                 if (init_cache_random_seq(s))
3677                         goto error;
3678         }
3679
3680         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3681                 goto error;
3682
3683         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3684                 return 0;
3685
3686         free_kmem_cache_nodes(s);
3687 error:
3688         return -EINVAL;
3689 }
3690
3691 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3692                                                         const char *text)
3693 {
3694 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3695         void *addr = page_address(page);
3696         void *p;
3697         unsigned long *map;
3698
3699         slab_err(s, page, text, s->name);
3700         slab_lock(page);
3701
3702         map = get_map(s, page);
3703         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3704
3705                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3706                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3707                         print_tracking(s, p);
3708                 }
3709         }
3710         put_map(map);
3711
3712         slab_unlock(page);
3713 #endif
3714 }
3715
3716 /*
3717  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3718  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
3719  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
3720  */
3721 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3722 {
3723         LIST_HEAD(discard);
3724         struct page *page, *h;
3725
3726         BUG_ON(irqs_disabled());
3727         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3728         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
3729                 if (!page->inuse) {
3730                         remove_partial(n, page);
3731                         list_add(&page->slab_list, &discard);
3732                 } else {
3733                         list_slab_objects(s, page,
3734                         "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
3735                 }
3736         }
3737         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3738
3739         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
3740                 discard_slab(s, page);
3741 }
3742
3743 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
3744 {
3745         int node;
3746         struct kmem_cache_node *n;
3747
3748         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
3749                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3750                         return false;
3751         return true;
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Release all resources used by a slab cache.
3756  */
3757 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3758 {
3759         int node;
3760         struct kmem_cache_node *n;
3761
3762         flush_all(s);
3763         /* Attempt to free all objects */
3764         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3765                 free_partial(s, n);
3766                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3767                         return 1;
3768         }
3769         sysfs_slab_remove(s);
3770         return 0;
3771 }
3772
3773 /********************************************************************
3774  *              Kmalloc subsystem
3775  *******************************************************************/
3776
3777 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3778 {
3779         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
3780
3781         return 1;
3782 }
3783
3784 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3785
3786 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3787 {
3788         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
3789         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
3790
3791         return 1;
3792 }
3793
3794 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3795
3796 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3797 {
3798         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
3799
3800         return 1;
3801 }
3802
3803 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3804
3805 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3806 {
3807         struct kmem_cache *s;
3808         void *ret;
3809
3810         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3811                 return kmalloc_large(size, flags);
3812
3813         s = kmalloc_slab(size, flags);
3814
3815         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3816                 return s;
3817
3818         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3819
3820         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3821
3822         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
3823
3824         return ret;
3825 }
3826 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3827
3828 #ifdef CONFIG_NUMA
3829 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3830 {
3831         struct page *page;
3832         void *ptr = NULL;
3833         unsigned int order = get_order(size);
3834
3835         flags |= __GFP_COMP;
3836         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
3837         if (page) {
3838                 ptr = page_address(page);
3839                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
3840                                     1 << order);
3841         }
3842
3843         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3844 }
3845
3846 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3847 {
3848         struct kmem_cache *s;
3849         void *ret;
3850
3851         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3852                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3853
3854                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3855                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3856                                    flags, node);
3857
3858                 return ret;
3859         }
3860
3861         s = kmalloc_slab(size, flags);
3862
3863         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3864                 return s;
3865
3866         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3867
3868         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3869
3870         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
3871
3872         return ret;
3873 }
3874 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3875 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3876
3877 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
3878 /*
3879  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
3880  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
3881  * cache's usercopy region.
3882  *
3883  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
3884  * to indicate an error.
3885  */
3886 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
3887                          bool to_user)
3888 {
3889         struct kmem_cache *s;
3890         unsigned int offset;
3891         size_t object_size;
3892
3893         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
3894
3895         /* Find object and usable object size. */
3896         s = page->slab_cache;
3897
3898         /* Reject impossible pointers. */
3899         if (ptr < page_address(page))
3900                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
3901                                to_user, 0, n);
3902
3903         /* Find offset within object. */
3904         offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
3905
3906         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
3907         if (kmem_cache_debug(s) && s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3908                 if (offset < s->red_left_pad)
3909                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
3910                                        s->name, to_user, offset, n);
3911                 offset -= s->red_left_pad;
3912         }
3913
3914         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
3915         if (offset >= s->useroffset &&
3916             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
3917             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
3918                 return;
3919
3920         /*
3921          * If the copy is still within the allocated object, produce
3922          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
3923          * to be a temporary method to find any missing usercopy
3924          * whitelists.
3925          */
3926         object_size = slab_ksize(s);
3927         if (usercopy_fallback &&
3928             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
3929                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
3930                 return;
3931         }
3932
3933         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
3934 }
3935 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
3936
3937 size_t __ksize(const void *object)
3938 {
3939         struct page *page;
3940
3941         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3942                 return 0;
3943
3944         page = virt_to_head_page(object);
3945
3946         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3947                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3948                 return page_size(page);
3949         }
3950
3951         return slab_ksize(page->slab_cache);
3952 }
3953 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
3954
3955 void kfree(const void *x)
3956 {
3957         struct page *page;
3958         void *object = (void *)x;
3959
3960         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3961
3962         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3963                 return;
3964
3965         page = virt_to_head_page(x);
3966         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3967                 unsigned int order = compound_order(page);
3968
3969                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3970                 kfree_hook(object);
3971                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
3972                                     -(1 << order));
3973                 __free_pages(page, order);
3974                 return;
3975         }
3976         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
3977 }
3978 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3979
3980 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
3981
3982 /*
3983  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
3984  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
3985  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
3986  *
3987  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3988  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3989  * are freed in them.
3990  */
3991 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3992 {
3993         int node;
3994         int i;
3995         struct kmem_cache_node *n;
3996         struct page *page;
3997         struct page *t;
3998         struct list_head discard;
3999         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4000         unsigned long flags;
4001         int ret = 0;
4002
4003         flush_all(s);
4004         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4005                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4006                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4007                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4008
4009                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4010
4011                 /*
4012                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4013                  *
4014                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4015                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4016                  */
4017                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4018                         int free = page->objects - page->inuse;
4019
4020                         /* Do not reread page->inuse */
4021                         barrier();
4022
4023                         /* We do not keep full slabs on the list */
4024                         BUG_ON(free <= 0);
4025
4026                         if (free == page->objects) {
4027                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4028                                 n->nr_partial--;
4029                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4030                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4031                 }
4032
4033                 /*
4034                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4035                  * partial list.
4036                  */
4037                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4038                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4039
4040                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4041
4042                 /* Release empty slabs */
4043                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4044                         discard_slab(s, page);
4045
4046                 if (slabs_node(s, node))
4047                         ret = 1;
4048         }
4049
4050         return ret;
4051 }
4052
4053 #ifdef CONFIG_MEMCG
4054 void __kmemcg_cache_deactivate_after_rcu(struct kmem_cache *s)
4055 {
4056         /*
4057          * Called with all the locks held after a sched RCU grace period.
4058          * Even if @s becomes empty after shrinking, we can't know that @s
4059          * doesn't have allocations already in-flight and thus can't
4060          * destroy @s until the associated memcg is released.
4061          *
4062          * However, let's remove the sysfs files for empty caches here.
4063          * Each cache has a lot of interface files which aren't
4064          * particularly useful for empty draining caches; otherwise, we can
4065          * easily end up with millions of unnecessary sysfs files on
4066          * systems which have a lot of memory and transient cgroups.
4067          */
4068         if (!__kmem_cache_shrink(s))
4069                 sysfs_slab_remove(s);
4070 }
4071
4072 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *s)
4073 {
4074         /*
4075          * Disable empty slabs caching. Used to avoid pinning offline
4076          * memory cgroups by kmem pages that can be freed.
4077          */
4078         slub_set_cpu_partial(s, 0);
4079         s->min_partial = 0;
4080 }
4081 #endif  /* CONFIG_MEMCG */
4082
4083 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4084 {
4085         struct kmem_cache *s;
4086
4087         mutex_lock(&slab_mutex);
4088         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
4089                 __kmem_cache_shrink(s);
4090         mutex_unlock(&slab_mutex);
4091
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4096 {
4097         struct kmem_cache_node *n;
4098         struct kmem_cache *s;
4099         struct memory_notify *marg = arg;
4100         int offline_node;
4101
4102         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4103
4104         /*
4105          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4106          * for it yet.
4107          */
4108         if (offline_node < 0)
4109                 return;
4110
4111         mutex_lock(&slab_mutex);
4112         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4113                 n = get_node(s, offline_node);
4114                 if (n) {
4115                         /*
4116                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
4117                          * that is going down. We were unable to free them,
4118                          * and offline_pages() function shouldn't call this
4119                          * callback. So, we must fail.
4120                          */
4121                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
4122
4123                         s->node[offline_node] = NULL;
4124                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
4125                 }
4126         }
4127         mutex_unlock(&slab_mutex);
4128 }
4129
4130 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4131 {
4132         struct kmem_cache_node *n;
4133         struct kmem_cache *s;
4134         struct memory_notify *marg = arg;
4135         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4136         int ret = 0;
4137
4138         /*
4139          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4140          * already created. Nothing to do.
4141          */
4142         if (nid < 0)
4143                 return 0;
4144
4145         /*
4146          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4147          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4148          * online.
4149          */
4150         mutex_lock(&slab_mutex);
4151         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4152                 /*
4153                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4154                  *      since memory is not yet available from the node that
4155                  *      is brought up.
4156                  */
4157                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4158                 if (!n) {
4159                         ret = -ENOMEM;
4160                         goto out;
4161                 }
4162                 init_kmem_cache_node(n);
4163                 s->node[nid] = n;
4164         }
4165 out:
4166         mutex_unlock(&slab_mutex);
4167         return ret;
4168 }
4169
4170 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4171                                 unsigned long action, void *arg)
4172 {
4173         int ret = 0;
4174
4175         switch (action) {
4176         case MEM_GOING_ONLINE:
4177                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4178                 break;
4179         case MEM_GOING_OFFLINE:
4180                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4181                 break;
4182         case MEM_OFFLINE:
4183         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4184                 slab_mem_offline_callback(arg);
4185                 break;
4186         case MEM_ONLINE:
4187         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4188                 break;
4189         }
4190         if (ret)
4191                 ret = notifier_from_errno(ret);
4192         else
4193                 ret = NOTIFY_OK;
4194         return ret;
4195 }
4196
4197 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4198         .notifier_call = slab_memory_callback,
4199         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4200 };
4201
4202 /********************************************************************
4203  *                      Basic setup of slabs
4204  *******************************************************************/
4205
4206 /*
4207  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4208  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4209  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4210  */
4211
4212 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4213 {
4214         int node;
4215         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4216         struct kmem_cache_node *n;
4217
4218         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4219
4220         /*
4221          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4222          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4223          * IPIs around.
4224          */
4225         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4226         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4227                 struct page *p;
4228
4229                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4230                         p->slab_cache = s;
4231
4232 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4233                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4234                         p->slab_cache = s;
4235 #endif
4236         }
4237         slab_init_memcg_params(s);
4238         list_add(&s->list, &slab_caches);
4239         memcg_link_cache(s, NULL);
4240         return s;
4241 }
4242
4243 void __init kmem_cache_init(void)
4244 {
4245         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4246                 boot_kmem_cache_node;
4247
4248         if (debug_guardpage_minorder())
4249                 slub_max_order = 0;
4250
4251         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4252         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4253
4254         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4255                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4256
4257         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4258
4259         /* Able to allocate the per node structures */
4260         slab_state = PARTIAL;
4261
4262         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4263                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4264                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4265                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4266
4267         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4268         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4269
4270         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4271         setup_kmalloc_cache_index_table();
4272         create_kmalloc_caches(0);
4273
4274         /* Setup random freelists for each cache */
4275         init_freelist_randomization();
4276
4277         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4278                                   slub_cpu_dead);
4279
4280         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4281                 cache_line_size(),
4282                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4283                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4284 }
4285
4286 void __init kmem_cache_init_late(void)
4287 {
4288 }
4289
4290 struct kmem_cache *
4291 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4292                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4293 {
4294         struct kmem_cache *s, *c;
4295
4296         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4297         if (s) {
4298                 s->refcount++;
4299
4300                 /*
4301                  * Adjust the object sizes so that we clear
4302                  * the complete object on kzalloc.
4303                  */
4304                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4305                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4306
4307                 for_each_memcg_cache(c, s) {
4308                         c->object_size = s->object_size;
4309                         c->inuse = max(c->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4310                 }
4311
4312                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4313                         s->refcount--;
4314                         s = NULL;
4315                 }
4316         }
4317
4318         return s;
4319 }
4320
4321 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4322 {
4323         int err;
4324
4325         err = kmem_cache_open(s, flags);
4326         if (err)
4327                 return err;
4328
4329         /* Mutex is not taken during early boot */
4330         if (slab_state <= UP)
4331                 return 0;
4332
4333         memcg_propagate_slab_attrs(s);
4334         err = sysfs_slab_add(s);
4335         if (err)
4336                 __kmem_cache_release(s);
4337
4338         return err;
4339 }
4340
4341 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4342 {
4343         struct kmem_cache *s;
4344         void *ret;
4345
4346         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4347                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4348
4349         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4350
4351         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4352                 return s;
4353
4354         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller);
4355
4356         /* Honor the call site pointer we received. */
4357         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4358
4359         return ret;
4360 }
4361
4362 #ifdef CONFIG_NUMA
4363 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4364                                         int node, unsigned long caller)
4365 {
4366         struct kmem_cache *s;
4367         void *ret;
4368
4369         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4370                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4371
4372                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4373                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4374                                    gfpflags, node);
4375
4376                 return ret;
4377         }
4378
4379         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4380
4381         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4382                 return s;
4383
4384         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller);
4385
4386         /* Honor the call site pointer we received. */
4387         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4388
4389         return ret;
4390 }
4391 #endif
4392
4393 #ifdef CONFIG_SYSFS
4394 static int count_inuse(struct page *page)
4395 {
4396         return page->inuse;
4397 }
4398
4399 static int count_total(struct page *page)
4400 {
4401         return page->objects;
4402 }
4403 #endif
4404
4405 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4406 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
4407 {
4408         void *p;
4409         void *addr = page_address(page);
4410         unsigned long *map;
4411
4412         slab_lock(page);
4413
4414         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4415                 goto unlock;
4416
4417         /* Now we know that a valid freelist exists */
4418         map = get_map(s, page);
4419         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4420                 u8 val = test_bit(slab_index(p, s, addr), map) ?
4421                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4422
4423                 if (!check_object(s, page, p, val))
4424                         break;
4425         }
4426         put_map(map);
4427 unlock:
4428         slab_unlock(page);
4429 }
4430
4431 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4432                 struct kmem_cache_node *n)
4433 {
4434         unsigned long count = 0;
4435         struct page *page;
4436         unsigned long flags;
4437
4438         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4439
4440         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
4441                 validate_slab(s, page);
4442                 count++;
4443         }
4444         if (count != n->nr_partial)
4445                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4446                        s->name, count, n->nr_partial);
4447
4448         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4449                 goto out;
4450
4451         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
4452                 validate_slab(s, page);
4453                 count++;
4454         }
4455         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4456                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4457                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4458
4459 out:
4460         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4461         return count;
4462 }
4463
4464 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4465 {
4466         int node;
4467         unsigned long count = 0;
4468         struct kmem_cache_node *n;
4469
4470         flush_all(s);
4471         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4472                 count += validate_slab_node(s, n);
4473
4474         return count;
4475 }
4476 /*
4477  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4478  * and freed.
4479  */
4480
4481 struct location {
4482         unsigned long count;
4483         unsigned long addr;
4484         long long sum_time;
4485         long min_time;
4486         long max_time;
4487         long min_pid;
4488         long max_pid;
4489         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4490         nodemask_t nodes;
4491 };
4492
4493 struct loc_track {
4494         unsigned long max;
4495         unsigned long count;
4496         struct location *loc;
4497 };
4498
4499 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4500 {
4501         if (t->max)
4502                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4503                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4504 }
4505
4506 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4507 {
4508         struct location *l;
4509         int order;
4510
4511         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4512
4513         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4514         if (!l)
4515                 return 0;
4516
4517         if (t->count) {
4518                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4519                 free_loc_track(t);
4520         }
4521         t->max = max;
4522         t->loc = l;
4523         return 1;
4524 }
4525
4526 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4527                                 const struct track *track)
4528 {
4529         long start, end, pos;
4530         struct location *l;
4531         unsigned long caddr;
4532         unsigned long age = jiffies - track->when;
4533
4534         start = -1;
4535         end = t->count;
4536
4537         for ( ; ; ) {
4538                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4539
4540                 /*
4541                  * There is nothing at "end". If we end up there
4542                  * we need to add something to before end.
4543                  */
4544                 if (pos == end)
4545                         break;
4546
4547                 caddr = t->loc[pos].addr;
4548                 if (track->addr == caddr) {
4549
4550                         l = &t->loc[pos];
4551                         l->count++;
4552                         if (track->when) {
4553                                 l->sum_time += age;
4554                                 if (age < l->min_time)
4555                                         l->min_time = age;
4556                                 if (age > l->max_time)
4557                                         l->max_time = age;
4558
4559                                 if (track->pid < l->min_pid)
4560                                         l->min_pid = track->pid;
4561                                 if (track->pid > l->max_pid)
4562                                         l->max_pid = track->pid;
4563
4564                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4565                                                 to_cpumask(l->cpus));
4566                         }
4567                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4568                         return 1;
4569                 }
4570
4571                 if (track->addr < caddr)
4572                         end = pos;
4573                 else
4574                         start = pos;
4575         }
4576
4577         /*
4578          * Not found. Insert new tracking element.
4579          */
4580         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4581                 return 0;
4582
4583         l = t->loc + pos;
4584         if (pos < t->count)
4585                 memmove(l + 1, l,
4586                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4587         t->count++;
4588         l->count = 1;
4589         l->addr = track->addr;
4590         l->sum_time = age;
4591         l->min_time = age;
4592         l->max_time = age;
4593         l->min_pid = track->pid;
4594         l->max_pid = track->pid;
4595         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4596         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4597         nodes_clear(l->nodes);
4598         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4599         return 1;
4600 }
4601
4602 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4603                 struct page *page, enum track_item alloc)
4604 {
4605         void *addr = page_address(page);
4606         void *p;
4607         unsigned long *map;
4608
4609         map = get_map(s, page);
4610         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4611                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4612                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4613         put_map(map);
4614 }
4615
4616 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4617                                         enum track_item alloc)
4618 {
4619         int len = 0;
4620         unsigned long i;
4621         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4622         int node;
4623         struct kmem_cache_node *n;
4624
4625         if (!alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4626                              GFP_KERNEL)) {
4627                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
4628         }
4629         /* Push back cpu slabs */
4630         flush_all(s);
4631
4632         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4633                 unsigned long flags;
4634                 struct page *page;
4635
4636                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4637                         continue;
4638
4639                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4640                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
4641                         process_slab(&t, s, page, alloc);
4642                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
4643                         process_slab(&t, s, page, alloc);
4644                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4645         }
4646
4647         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4648                 struct location *l = &t.loc[i];
4649
4650                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
4651                         break;
4652                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
4653
4654                 if (l->addr)
4655                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
4656                 else
4657                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
4658
4659                 if (l->sum_time != l->min_time) {
4660                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
4661                                 l->min_time,
4662                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
4663                                 l->max_time);
4664                 } else
4665                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
4666                                 l->min_time);
4667
4668                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4669                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
4670                                 l->min_pid, l->max_pid);
4671                 else
4672                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
4673                                 l->min_pid);
4674
4675                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4676                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
4677                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4678                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4679                                          " cpus=%*pbl",
4680                                          cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4681
4682                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
4683                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4684                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4685                                          " nodes=%*pbl",
4686                                          nodemask_pr_args(&l->nodes));
4687
4688                 len += sprintf(buf + len, "\n");
4689         }
4690
4691         free_loc_track(&t);
4692         if (!t.count)
4693                 len += sprintf(buf, "No data\n");
4694         return len;
4695 }
4696 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4697
4698 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4699 static void __init resiliency_test(void)
4700 {
4701         u8 *p;
4702         int type = KMALLOC_NORMAL;
4703
4704         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4705
4706         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4707         pr_err("-----------------------\n");
4708         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4709
4710         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4711         p[16] = 0x12;
4712         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4713                p + 16);
4714
4715         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][4]);
4716
4717         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4718         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4719         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4720         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4721                p);
4722         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4723
4724         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][5]);
4725         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4726         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4727         *p = 0x56;
4728         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4729                p);
4730         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4731         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][6]);
4732
4733         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4734         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4735         kfree(p);
4736         *p = 0x78;
4737         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4738         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][7]);
4739
4740         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4741         kfree(p);
4742         p[50] = 0x9a;
4743         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4744         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][8]);
4745
4746         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4747         kfree(p);
4748         p[512] = 0xab;
4749         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4750         validate_slab_cache(kmalloc_caches[type][9]);
4751 }
4752 #else
4753 #ifdef CONFIG_SYSFS
4754 static void resiliency_test(void) {};
4755 #endif
4756 #endif  /* SLUB_RESILIENCY_TEST */
4757
4758 #ifdef CONFIG_SYSFS
4759 enum slab_stat_type {
4760         SL_ALL,                 /* All slabs */
4761         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4762         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4763         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4764         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4765 };
4766
4767 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4768 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4769 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4770 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4771 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4772
4773 #ifdef CONFIG_MEMCG
4774 static bool memcg_sysfs_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_MEMCG_SYSFS_ON);
4775
4776 static int __init setup_slub_memcg_sysfs(char *str)
4777 {
4778         int v;
4779
4780         if (get_option(&str, &v) > 0)
4781                 memcg_sysfs_enabled = v;
4782
4783         return 1;
4784 }
4785
4786 __setup("slub_memcg_sysfs=", setup_slub_memcg_sysfs);
4787 #endif
4788
4789 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4790                             char *buf, unsigned long flags)
4791 {
4792         unsigned long total = 0;
4793         int node;
4794         int x;
4795         unsigned long *nodes;
4796
4797         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4798         if (!nodes)
4799                 return -ENOMEM;
4800
4801         if (flags & SO_CPU) {
4802                 int cpu;
4803
4804                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4805                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4806                                                                cpu);
4807                         int node;
4808                         struct page *page;
4809
4810                         page = READ_ONCE(c->page);
4811                         if (!page)
4812                                 continue;
4813
4814                         node = page_to_nid(page);
4815                         if (flags & SO_TOTAL)
4816                                 x = page->objects;
4817                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4818                                 x = page->inuse;
4819                         else
4820                                 x = 1;
4821
4822                         total += x;
4823                         nodes[node] += x;
4824
4825                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
4826                         if (page) {
4827                                 node = page_to_nid(page);
4828                                 if (flags & SO_TOTAL)
4829                                         WARN_ON_ONCE(1);
4830                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4831                                         WARN_ON_ONCE(1);
4832                                 else
4833                                         x = page->pages;
4834                                 total += x;
4835                                 nodes[node] += x;
4836                         }
4837                 }
4838         }
4839
4840         /*
4841          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
4842          * already held which will conflict with an existing lock order:
4843          *
4844          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
4845          *
4846          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
4847          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
4848          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
4849          */
4850
4851 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4852         if (flags & SO_ALL) {
4853                 struct kmem_cache_node *n;
4854
4855                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4856
4857                         if (flags & SO_TOTAL)
4858                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4859                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4860                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4861                                         count_partial(n, count_free);
4862                         else
4863                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4864                         total += x;
4865                         nodes[node] += x;
4866                 }
4867
4868         } else
4869 #endif
4870         if (flags & SO_PARTIAL) {
4871                 struct kmem_cache_node *n;
4872
4873                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4874                         if (flags & SO_TOTAL)
4875                                 x = count_partial(n, count_total);
4876                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4877                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4878                         else
4879                                 x = n->nr_partial;
4880                         total += x;
4881                         nodes[node] += x;
4882                 }
4883         }
4884         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4885 #ifdef CONFIG_NUMA
4886         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++)
4887                 if (nodes[node])
4888                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4889                                         node, nodes[node]);
4890 #endif
4891         kfree(nodes);
4892         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4893 }
4894
4895 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4896 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4897 {
4898         int node;
4899         struct kmem_cache_node *n;
4900
4901         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4902                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4903                         return 1;
4904
4905         return 0;
4906 }
4907 #endif
4908
4909 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4910 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
4911
4912 struct slab_attribute {
4913         struct attribute attr;
4914         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4915         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4916 };
4917
4918 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4919         static struct slab_attribute _name##_attr = \
4920         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
4921
4922 #define SLAB_ATTR(_name) \
4923         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4924         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
4925
4926 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4927 {
4928         return sprintf(buf, "%u\n", s->size);
4929 }
4930 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4931
4932 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4933 {
4934         return sprintf(buf, "%u\n", s->align);
4935 }
4936 SLAB_ATTR_RO(align);
4937
4938 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4939 {
4940         return sprintf(buf, "%u\n", s->object_size);
4941 }
4942 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4943
4944 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4945 {
4946         return sprintf(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
4947 }
4948 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4949
4950 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4951                                 const char *buf, size_t length)
4952 {
4953         unsigned int order;
4954         int err;
4955
4956         err = kstrtouint(buf, 10, &order);
4957         if (err)
4958                 return err;
4959
4960         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4961                 return -EINVAL;
4962
4963         calculate_sizes(s, order);
4964         return length;
4965 }
4966
4967 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4968 {
4969         return sprintf(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
4970 }
4971 SLAB_ATTR(order);
4972
4973 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4974 {
4975         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4976 }
4977
4978 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4979                                  size_t length)
4980 {
4981         unsigned long min;
4982         int err;
4983
4984         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
4985         if (err)
4986                 return err;
4987
4988         set_min_partial(s, min);
4989         return length;
4990 }
4991 SLAB_ATTR(min_partial);
4992
4993 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4994 {
4995         return sprintf(buf, "%u\n", slub_cpu_partial(s));
4996 }
4997
4998 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4999                                  size_t length)
5000 {
5001         unsigned int objects;
5002         int err;
5003
5004         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5005         if (err)
5006                 return err;
5007         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5008                 return -EINVAL;
5009
5010         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5011         flush_all(s);
5012         return length;
5013 }
5014 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5015
5016 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5017 {
5018         if (!s->ctor)
5019                 return 0;
5020         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
5021 }
5022 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5023
5024 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5025 {
5026         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5027 }
5028 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5029
5030 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5031 {
5032         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5033 }
5034 SLAB_ATTR_RO(partial);
5035
5036 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5037 {
5038         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5039 }
5040 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5041
5042 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5043 {
5044         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5045 }
5046 SLAB_ATTR_RO(objects);
5047
5048 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5049 {
5050         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5051 }
5052 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5053
5054 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5055 {
5056         int objects = 0;
5057         int pages = 0;
5058         int cpu;
5059         int len;
5060
5061         for_each_online_cpu(cpu) {
5062                 struct page *page;
5063
5064                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5065
5066                 if (page) {
5067                         pages += page->pages;
5068                         objects += page->pobjects;
5069                 }
5070         }
5071
5072         len = sprintf(buf, "%d(%d)", objects, pages);
5073
5074 #ifdef CONFIG_SMP
5075         for_each_online_cpu(cpu) {
5076                 struct page *page;
5077
5078                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5079
5080                 if (page && len < PAGE_SIZE - 20)
5081                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%d(%d)", cpu,
5082                                 page->pobjects, page->pages);
5083         }
5084 #endif
5085         return len + sprintf(buf + len, "\n");
5086 }
5087 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5088
5089 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5090 {
5091         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5092 }
5093
5094 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
5095                                 const char *buf, size_t length)
5096 {
5097         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
5098         if (buf[0] == '1')
5099                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
5100         return length;
5101 }
5102 SLAB_ATTR(reclaim_account);
5103
5104 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5105 {
5106         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5107 }
5108 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5109
5110 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5111 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5112 {
5113         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5114 }
5115 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5116 #endif
5117
5118 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5119 {
5120         return sprintf(buf, "%u\n", s->usersize);
5121 }
5122 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5123
5124 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5125 {
5126         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5127 }
5128 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5129
5130 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5131 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5132 {
5133         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5134 }
5135 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5136
5137 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5138 {
5139         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5140 }
5141 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5142
5143 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5144 {
5145         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5146 }
5147
5148 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
5149                                 const char *buf, size_t length)
5150 {
5151         s->flags &= ~SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
5152         if (buf[0] == '1') {
5153                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
5154                 s->flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
5155         }
5156         return length;
5157 }
5158 SLAB_ATTR(sanity_checks);
5159
5160 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5161 {
5162         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5163 }
5164
5165 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5166                                                         size_t length)
5167 {
5168         /*
5169          * Tracing a merged cache is going to give confusing results
5170          * as well as cause other issues like converting a mergeable
5171          * cache into an umergeable one.
5172          */
5173         if (s->refcount > 1)
5174                 return -EINVAL;
5175
5176         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
5177         if (buf[0] == '1') {
5178                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
5179                 s->flags |= SLAB_TRACE;
5180         }
5181         return length;
5182 }
5183 SLAB_ATTR(trace);
5184
5185 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5186 {
5187         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5188 }
5189
5190 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
5191                                 const char *buf, size_t length)
5192 {
5193         if (any_slab_objects(s))
5194                 return -EBUSY;
5195
5196         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
5197         if (buf[0] == '1') {
5198                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
5199         }
5200         calculate_sizes(s, -1);
5201         return length;
5202 }
5203 SLAB_ATTR(red_zone);
5204
5205 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5206 {
5207         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5208 }
5209
5210 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
5211                                 const char *buf, size_t length)
5212 {
5213         if (any_slab_objects(s))
5214                 return -EBUSY;
5215
5216         s->flags &= ~SLAB_POISON;
5217         if (buf[0] == '1') {
5218                 s->flags |= SLAB_POISON;
5219         }
5220         calculate_sizes(s, -1);
5221         return length;
5222 }
5223 SLAB_ATTR(poison);
5224
5225 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5226 {
5227         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5228 }
5229
5230 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
5231                                 const char *buf, size_t length)
5232 {
5233         if (any_slab_objects(s))
5234                 return -EBUSY;
5235
5236         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
5237         if (buf[0] == '1') {
5238                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
5239                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
5240         }
5241         calculate_sizes(s, -1);
5242         return length;
5243 }
5244 SLAB_ATTR(store_user);
5245
5246 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5247 {
5248         return 0;
5249 }
5250
5251 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5252                         const char *buf, size_t length)
5253 {
5254         int ret = -EINVAL;
5255
5256         if (buf[0] == '1') {
5257                 ret = validate_slab_cache(s);
5258                 if (ret >= 0)
5259                         ret = length;
5260         }
5261         return ret;
5262 }
5263 SLAB_ATTR(validate);
5264
5265 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5266 {
5267         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5268                 return -ENOSYS;
5269         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
5270 }
5271 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
5272
5273 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5274 {
5275         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5276                 return -ENOSYS;
5277         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
5278 }
5279 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
5280 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5281
5282 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5283 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5284 {
5285         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5286 }
5287
5288 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5289                                                         size_t length)
5290 {
5291         if (s->refcount > 1)
5292                 return -EINVAL;
5293
5294         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
5295         if (buf[0] == '1')
5296                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
5297         return length;
5298 }
5299 SLAB_ATTR(failslab);
5300 #endif
5301
5302 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5303 {
5304         return 0;
5305 }
5306
5307 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5308                         const char *buf, size_t length)
5309 {
5310         if (buf[0] == '1')
5311                 kmem_cache_shrink_all(s);
5312         else
5313                 return -EINVAL;
5314         return length;
5315 }
5316 SLAB_ATTR(shrink);
5317
5318 #ifdef CONFIG_NUMA
5319 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5320 {
5321         return sprintf(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5322 }
5323
5324 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5325                                 const char *buf, size_t length)
5326 {
5327         unsigned int ratio;
5328         int err;
5329
5330         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5331         if (err)
5332                 return err;
5333         if (ratio > 100)
5334                 return -ERANGE;
5335
5336         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5337
5338         return length;
5339 }
5340 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5341 #endif
5342
5343 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5344 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5345 {
5346         unsigned long sum  = 0;
5347         int cpu;
5348         int len;
5349         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5350
5351         if (!data)
5352                 return -ENOMEM;
5353
5354         for_each_online_cpu(cpu) {
5355                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5356
5357                 data[cpu] = x;
5358                 sum += x;
5359         }
5360
5361         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
5362
5363 #ifdef CONFIG_SMP
5364         for_each_online_cpu(cpu) {
5365                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
5366                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
5367         }
5368 #endif
5369         kfree(data);
5370         return len + sprintf(buf + len, "\n");
5371 }
5372
5373 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5374 {
5375         int cpu;
5376
5377         for_each_online_cpu(cpu)
5378                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5379 }
5380
5381 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5382 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5383 {                                                               \
5384         return show_stat(s, buf, si);                           \
5385 }                                                               \
5386 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5387                                 const char *buf, size_t length) \
5388 {                                                               \
5389         if (buf[0] != '0')                                      \
5390                 return -EINVAL;                                 \
5391         clear_stat(s, si);                                      \
5392         return length;                                          \
5393 }                                                               \
5394 SLAB_ATTR(text);                                                \
5395
5396 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5397 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5398 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5399 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5400 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5401 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5402 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5403 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5404 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5405 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5406 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5407 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5408 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5409 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5410 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5411 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5412 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5413 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5414 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5415 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5416 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5417 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5418 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5419 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5420 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5421 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5422 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5423
5424 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5425         &slab_size_attr.attr,
5426         &object_size_attr.attr,
5427         &objs_per_slab_attr.attr,
5428         &order_attr.attr,
5429         &min_partial_attr.attr,
5430         &cpu_partial_attr.attr,
5431         &objects_attr.attr,
5432         &objects_partial_attr.attr,
5433         &partial_attr.attr,
5434         &cpu_slabs_attr.attr,
5435         &ctor_attr.attr,
5436         &aliases_attr.attr,
5437         &align_attr.attr,
5438         &hwcache_align_attr.attr,
5439         &reclaim_account_attr.attr,
5440         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5441         &shrink_attr.attr,
5442         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5443 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5444         &total_objects_attr.attr,
5445         &slabs_attr.attr,
5446         &sanity_checks_attr.attr,
5447         &trace_attr.attr,
5448         &red_zone_attr.attr,
5449         &poison_attr.attr,
5450         &store_user_attr.attr,
5451         &validate_attr.attr,
5452         &alloc_calls_attr.attr,
5453         &free_calls_attr.attr,
5454 #endif
5455 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5456         &cache_dma_attr.attr,
5457 #endif
5458 #ifdef CONFIG_NUMA
5459         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5460 #endif
5461 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5462         &alloc_fastpath_attr.attr,
5463         &alloc_slowpath_attr.attr,
5464         &free_fastpath_attr.attr,
5465         &free_slowpath_attr.attr,
5466         &free_frozen_attr.attr,
5467         &free_add_partial_attr.attr,
5468         &free_remove_partial_attr.attr,
5469         &alloc_from_partial_attr.attr,
5470         &alloc_slab_attr.attr,
5471         &alloc_refill_attr.attr,
5472         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5473         &free_slab_attr.attr,
5474         &cpuslab_flush_attr.attr,
5475         &deactivate_full_attr.attr,
5476         &deactivate_empty_attr.attr,
5477         &deactivate_to_head_attr.attr,
5478         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5479         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5480         &deactivate_bypass_attr.attr,
5481         &order_fallback_attr.attr,
5482         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5483         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5484         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5485         &cpu_partial_free_attr.attr,
5486         &cpu_partial_node_attr.attr,
5487         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5488 #endif
5489 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5490         &failslab_attr.attr,
5491 #endif
5492         &usersize_attr.attr,
5493
5494         NULL
5495 };
5496
5497 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5498         .attrs = slab_attrs,
5499 };
5500
5501 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5502                                 struct attribute *attr,
5503                                 char *buf)
5504 {
5505         struct slab_attribute *attribute;
5506         struct kmem_cache *s;
5507         int err;
5508
5509         attribute = to_slab_attr(attr);
5510         s = to_slab(kobj);
5511
5512         if (!attribute->show)
5513                 return -EIO;
5514
5515         err = attribute->show(s, buf);
5516
5517         return err;
5518 }
5519
5520 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5521                                 struct attribute *attr,
5522                                 const char *buf, size_t len)
5523 {
5524         struct slab_attribute *attribute;
5525         struct kmem_cache *s;
5526         int err;
5527
5528         attribute = to_slab_attr(attr);
5529         s = to_slab(kobj);
5530
5531         if (!attribute->store)
5532                 return -EIO;
5533
5534         err = attribute->store(s, buf, len);
5535 #ifdef CONFIG_MEMCG
5536         if (slab_state >= FULL && err >= 0 && is_root_cache(s)) {
5537                 struct kmem_cache *c;
5538
5539                 mutex_lock(&slab_mutex);
5540                 if (s->max_attr_size < len)
5541                         s->max_attr_size = len;
5542
5543                 /*
5544                  * This is a best effort propagation, so this function's return
5545                  * value will be determined by the parent cache only. This is
5546                  * basically because not all attributes will have a well
5547                  * defined semantics for rollbacks - most of the actions will
5548                  * have permanent effects.
5549                  *
5550                  * Returning the error value of any of the children that fail
5551                  * is not 100 % defined, in the sense that users seeing the
5552                  * error code won't be able to know anything about the state of
5553                  * the cache.
5554                  *
5555                  * Only returning the error code for the parent cache at least
5556                  * has well defined semantics. The cache being written to
5557                  * directly either failed or succeeded, in which case we loop
5558                  * through the descendants with best-effort propagation.
5559                  */
5560                 for_each_memcg_cache(c, s)
5561                         attribute->store(c, buf, len);
5562                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5563         }
5564 #endif
5565         return err;
5566 }
5567
5568 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s)
5569 {
5570 #ifdef CONFIG_MEMCG
5571         int i;
5572         char *buffer = NULL;
5573         struct kmem_cache *root_cache;
5574
5575         if (is_root_cache(s))
5576                 return;
5577
5578         root_cache = s->memcg_params.root_cache;
5579
5580         /*
5581          * This mean this cache had no attribute written. Therefore, no point
5582          * in copying default values around
5583          */
5584         if (!root_cache->max_attr_size)
5585                 return;
5586
5587         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(slab_attrs); i++) {
5588                 char mbuf[64];
5589                 char *buf;
5590                 struct slab_attribute *attr = to_slab_attr(slab_attrs[i]);
5591                 ssize_t len;
5592
5593                 if (!attr || !attr->store || !attr->show)
5594                         continue;
5595
5596                 /*
5597                  * It is really bad that we have to allocate here, so we will
5598                  * do it only as a fallback. If we actually allocate, though,
5599                  * we can just use the allocated buffer until the end.
5600                  *
5601                  * Most of the slub attributes will tend to be very small in
5602                  * size, but sysfs allows buffers up to a page, so they can
5603                  * theoretically happen.
5604                  */
5605                 if (buffer)
5606                         buf = buffer;
5607                 else if (root_cache->max_attr_size < ARRAY_SIZE(mbuf))
5608                         buf = mbuf;
5609                 else {
5610                         buffer = (char *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
5611                         if (WARN_ON(!buffer))
5612                                 continue;
5613                         buf = buffer;
5614                 }
5615
5616                 len = attr->show(root_cache, buf);
5617                 if (len > 0)
5618                         attr->store(s, buf, len);
5619         }
5620
5621         if (buffer)
5622                 free_page((unsigned long)buffer);
5623 #endif  /* CONFIG_MEMCG */
5624 }
5625
5626 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5627 {
5628         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5629 }
5630
5631 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5632         .show = slab_attr_show,
5633         .store = slab_attr_store,
5634 };
5635
5636 static struct kobj_type slab_ktype = {
5637         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5638         .release = kmem_cache_release,
5639 };
5640
5641 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
5642 {
5643         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
5644
5645         if (ktype == &slab_ktype)
5646                 return 1;
5647         return 0;
5648 }
5649
5650 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
5651         .filter = uevent_filter,
5652 };
5653
5654 static struct kset *slab_kset;
5655
5656 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5657 {
5658 #ifdef CONFIG_MEMCG
5659         if (!is_root_cache(s))
5660                 return s->memcg_params.root_cache->memcg_kset;
5661 #endif
5662         return slab_kset;
5663 }
5664
5665 #define ID_STR_LENGTH 64
5666
5667 /* Create a unique string id for a slab cache:
5668  *
5669  * Format       :[flags-]size
5670  */
5671 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5672 {
5673         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5674         char *p = name;
5675
5676         BUG_ON(!name);
5677
5678         *p++ = ':';
5679         /*
5680          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5681          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5682          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5683          * are matched during merging to guarantee that the id is
5684          * unique.
5685          */
5686         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5687                 *p++ = 'd';
5688         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5689                 *p++ = 'D';
5690         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5691                 *p++ = 'a';
5692         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5693                 *p++ = 'F';
5694         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5695                 *p++ = 'A';
5696         if (p != name + 1)
5697                 *p++ = '-';
5698         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5699
5700         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5701         return name;
5702 }
5703
5704 static void sysfs_slab_remove_workfn(struct work_struct *work)
5705 {
5706         struct kmem_cache *s =
5707                 container_of(work, struct kmem_cache, kobj_remove_work);
5708
5709         if (!s->kobj.state_in_sysfs)
5710                 /*
5711                  * For a memcg cache, this may be called during
5712                  * deactivation and again on shutdown.  Remove only once.
5713                  * A cache is never shut down before deactivation is
5714                  * complete, so no need to worry about synchronization.
5715                  */
5716                 goto out;
5717
5718 #ifdef CONFIG_MEMCG
5719         kset_unregister(s->memcg_kset);
5720 #endif
5721         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
5722 out:
5723         kobject_put(&s->kobj);
5724 }
5725
5726 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5727 {
5728         int err;
5729         const char *name;
5730         struct kset *kset = cache_kset(s);
5731         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5732
5733         INIT_WORK(&s->kobj_remove_work, sysfs_slab_remove_workfn);
5734
5735         if (!kset) {
5736                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5737                 return 0;
5738         }
5739
5740         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5741                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5742                 unmergeable = 1;
5743
5744         if (unmergeable) {
5745                 /*
5746                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5747                  * This is typically the case for debug situations. In that
5748                  * case we can catch duplicate names easily.
5749                  */
5750                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5751                 name = s->name;
5752         } else {
5753                 /*
5754                  * Create a unique name for the slab as a target
5755                  * for the symlinks.
5756                  */
5757                 name = create_unique_id(s);
5758         }
5759
5760         s->kobj.kset = kset;
5761         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5762         if (err)
5763                 goto out;
5764
5765         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5766         if (err)
5767                 goto out_del_kobj;
5768
5769 #ifdef CONFIG_MEMCG
5770         if (is_root_cache(s) && memcg_sysfs_enabled) {
5771                 s->memcg_kset = kset_create_and_add("cgroup", NULL, &s->kobj);
5772                 if (!s->memcg_kset) {
5773                         err = -ENOMEM;
5774                         goto out_del_kobj;
5775                 }
5776         }
5777 #endif
5778
5779         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
5780         if (!unmergeable) {
5781                 /* Setup first alias */
5782                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5783         }
5784 out:
5785         if (!unmergeable)
5786                 kfree(name);
5787         return err;
5788 out_del_kobj:
5789         kobject_del(&s->kobj);
5790         goto out;
5791 }
5792
5793 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
5794 {
5795         if (slab_state < FULL)
5796                 /*
5797                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
5798                  * cache from sysfs.
5799                  */
5800                 return;
5801
5802         kobject_get(&s->kobj);
5803         schedule_work(&s->kobj_remove_work);
5804 }
5805
5806 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5807 {
5808         if (slab_state >= FULL)
5809                 kobject_del(&s->kobj);
5810 }
5811
5812 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5813 {
5814         if (slab_state >= FULL)
5815                 kobject_put(&s->kobj);
5816 }
5817
5818 /*
5819  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5820  * available lest we lose that information.
5821  */
5822 struct saved_alias {
5823         struct kmem_cache *s;
5824         const char *name;
5825         struct saved_alias *next;
5826 };
5827
5828 static struct saved_alias *alias_list;
5829
5830 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5831 {
5832         struct saved_alias *al;
5833
5834         if (slab_state == FULL) {
5835                 /*
5836                  * If we have a leftover link then remove it.
5837                  */
5838                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5839                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5840         }
5841
5842         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5843         if (!al)
5844                 return -ENOMEM;
5845
5846         al->s = s;
5847         al->name = name;
5848         al->next = alias_list;
5849         alias_list = al;
5850         return 0;
5851 }
5852
5853 static int __init slab_sysfs_init(void)
5854 {
5855         struct kmem_cache *s;
5856         int err;
5857
5858         mutex_lock(&slab_mutex);
5859
5860         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
5861         if (!slab_kset) {
5862                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5863                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5864                 return -ENOSYS;
5865         }
5866
5867         slab_state = FULL;
5868
5869         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5870                 err = sysfs_slab_add(s);
5871                 if (err)
5872                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5873                                s->name);
5874         }
5875
5876         while (alias_list) {
5877                 struct saved_alias *al = alias_list;
5878
5879                 alias_list = alias_list->next;
5880                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5881                 if (err)
5882                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5883                                al->name);
5884                 kfree(al);
5885         }
5886
5887         mutex_unlock(&slab_mutex);
5888         resiliency_test();
5889         return 0;
5890 }
5891
5892 __initcall(slab_sysfs_init);
5893 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5894
5895 /*
5896  * The /proc/slabinfo ABI
5897  */
5898 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5899 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5900 {
5901         unsigned long nr_slabs = 0;
5902         unsigned long nr_objs = 0;
5903         unsigned long nr_free = 0;
5904         int node;
5905         struct kmem_cache_node *n;
5906
5907         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5908                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5909                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5910                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5911         }
5912
5913         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5914         sinfo->num_objs = nr_objs;
5915         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5916         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5917         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5918         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5919 }
5920
5921 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5922 {
5923 }
5924
5925 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5926                        size_t count, loff_t *ppos)
5927 {
5928         return -EIO;
5929 }
5930 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */