Merge branch 'linux-linaro-lsk-v4.4' into linux-linaro-lsk-v4.4-android
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/notifier.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/kmemcheck.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/memory.h>
32 #include <linux/math64.h>
33 #include <linux/fault-inject.h>
34 #include <linux/stacktrace.h>
35 #include <linux/prefetch.h>
36 #include <linux/memcontrol.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
55  *   double word in the page struct. Meaning
56  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
57  *      B. page->counters       -> Counters of objects
58  *      C. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
62  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
63  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
64  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
65  *
66  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
67  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
68  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
69  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
70  *   modified without taking the list lock).
71  *
72  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
73  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
74  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
75  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
76  *   the list lock.
77  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
78  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
79  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
80  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
81  *
82  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
83  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
84  *
85  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
86  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
87  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
88  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
89  * cannot scan all objects.
90  *
91  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
92  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
93  * fast frees and allocs.
94  *
95  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
96  *
97  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
98  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
99  *                      such as satisfying allocations for a specific
100  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
101  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
102  *                      list operations. It is up to the processor holding
103  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
104  *                      when the slab is no longer needed.
105  *
106  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
107  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
108  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
109  *                      freelist that allows lockless access to
110  *                      free objects in addition to the regular freelist
111  *                      that requires the slab lock.
112  *
113  * PageError            Slab requires special handling due to debug
114  *                      options set. This moves slab handling out of
115  *                      the fast path and disables lockless freelists.
116  */
117
118 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
119 {
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
121         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
122 #else
123         return 0;
124 #endif
125 }
126
127 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
128 {
129 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
130         return !kmem_cache_debug(s);
131 #else
132         return false;
133 #endif
134 }
135
136 /*
137  * Issues still to be resolved:
138  *
139  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
140  *
141  * - Variable sizing of the per node arrays
142  */
143
144 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
145 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
146
147 /* Enable to log cmpxchg failures */
148 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
149
150 /*
151  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
152  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
153  */
154 #define MIN_PARTIAL 5
155
156 /*
157  * Maximum number of desirable partial slabs.
158  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
159  * sort the partial list by the number of objects in use.
160  */
161 #define MAX_PARTIAL 10
162
163 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
164                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
165
166 /*
167  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
168  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
169  * metadata.
170  */
171 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
172
173 #define OO_SHIFT        16
174 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
175 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
176
177 /* Internal SLUB flags */
178 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
179 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182 static struct notifier_block slab_notifier;
183 #endif
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
189 struct track {
190         unsigned long addr;     /* Called from address */
191 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
192         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
193 #endif
194         int cpu;                /* Was running on cpu */
195         int pid;                /* Pid context */
196         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
197 };
198
199 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
200
201 #ifdef CONFIG_SYSFS
202 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
203 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
204 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
205 #else
206 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
207 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
208                                                         { return 0; }
209 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
210 #endif
211
212 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         /*
216          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
217          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
218          */
219         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
220 #endif
221 }
222
223 /********************************************************************
224  *                      Core slab cache functions
225  *******************************************************************/
226
227 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
228 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
229                                 struct page *page, const void *object)
230 {
231         void *base;
232
233         if (!object)
234                 return 1;
235
236         base = page_address(page);
237         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
238                 (object - base) % s->size) {
239                 return 0;
240         }
241
242         return 1;
243 }
244
245 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
246 {
247         return *(void **)(object + s->offset);
248 }
249
250 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
251 {
252         prefetch(object + s->offset);
253 }
254
255 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
256 {
257         void *p;
258
259 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
260         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
261 #else
262         p = get_freepointer(s, object);
263 #endif
264         return p;
265 }
266
267 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
268 {
269         *(void **)(object + s->offset) = fp;
270 }
271
272 /* Loop over all objects in a slab */
273 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
274         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
275                         __p += (__s)->size)
276
277 #define for_each_object_idx(__p, __idx, __s, __addr, __objects) \
278         for (__p = (__addr), __idx = 1; __idx <= __objects;\
279                         __p += (__s)->size, __idx++)
280
281 /* Determine object index from a given position */
282 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
283 {
284         return (p - addr) / s->size;
285 }
286
287 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
288 {
289 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
290         /*
291          * Debugging requires use of the padding between object
292          * and whatever may come after it.
293          */
294         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
295                 return s->object_size;
296
297 #endif
298         /*
299          * If we have the need to store the freelist pointer
300          * back there or track user information then we can
301          * only use the space before that information.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
304                 return s->inuse;
305         /*
306          * Else we can use all the padding etc for the allocation
307          */
308         return s->size;
309 }
310
311 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
312 {
313         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
314 }
315
316 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
317                 unsigned long size, int reserved)
318 {
319         struct kmem_cache_order_objects x = {
320                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
321         };
322
323         return x;
324 }
325
326 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
327 {
328         return x.x >> OO_SHIFT;
329 }
330
331 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
332 {
333         return x.x & OO_MASK;
334 }
335
336 /*
337  * Per slab locking using the pagelock
338  */
339 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
340 {
341         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
342 }
343
344 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
345 {
346         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
347 }
348
349 static inline void set_page_slub_counters(struct page *page, unsigned long counters_new)
350 {
351         struct page tmp;
352         tmp.counters = counters_new;
353         /*
354          * page->counters can cover frozen/inuse/objects as well
355          * as page->_count.  If we assign to ->counters directly
356          * we run the risk of losing updates to page->_count, so
357          * be careful and only assign to the fields we need.
358          */
359         page->frozen  = tmp.frozen;
360         page->inuse   = tmp.inuse;
361         page->objects = tmp.objects;
362 }
363
364 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
365 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
366                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
367                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
368                 const char *n)
369 {
370         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
371 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
372     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
373         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
374                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
375                                    freelist_old, counters_old,
376                                    freelist_new, counters_new))
377                         return true;
378         } else
379 #endif
380         {
381                 slab_lock(page);
382                 if (page->freelist == freelist_old &&
383                                         page->counters == counters_old) {
384                         page->freelist = freelist_new;
385                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
386                         slab_unlock(page);
387                         return true;
388                 }
389                 slab_unlock(page);
390         }
391
392         cpu_relax();
393         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
394
395 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
396         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
397 #endif
398
399         return false;
400 }
401
402 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
403                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
404                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
405                 const char *n)
406 {
407 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
408     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
409         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
410                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
411                                    freelist_old, counters_old,
412                                    freelist_new, counters_new))
413                         return true;
414         } else
415 #endif
416         {
417                 unsigned long flags;
418
419                 local_irq_save(flags);
420                 slab_lock(page);
421                 if (page->freelist == freelist_old &&
422                                         page->counters == counters_old) {
423                         page->freelist = freelist_new;
424                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
425                         slab_unlock(page);
426                         local_irq_restore(flags);
427                         return true;
428                 }
429                 slab_unlock(page);
430                 local_irq_restore(flags);
431         }
432
433         cpu_relax();
434         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
435
436 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
437         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
438 #endif
439
440         return false;
441 }
442
443 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
444 /*
445  * Determine a map of object in use on a page.
446  *
447  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
448  * not vanish from under us.
449  */
450 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
451 {
452         void *p;
453         void *addr = page_address(page);
454
455         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
456                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
457 }
458
459 /*
460  * Debug settings:
461  */
462 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
463 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
464 #elif defined(CONFIG_KASAN)
465 static int slub_debug = SLAB_STORE_USER;
466 #else
467 static int slub_debug;
468 #endif
469
470 static char *slub_debug_slabs;
471 static int disable_higher_order_debug;
472
473 /*
474  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
475  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
476  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
477  * to tell kasan that these accesses are OK.
478  */
479 static inline void metadata_access_enable(void)
480 {
481         kasan_disable_current();
482 }
483
484 static inline void metadata_access_disable(void)
485 {
486         kasan_enable_current();
487 }
488
489 /*
490  * Object debugging
491  */
492 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
493 {
494         metadata_access_enable();
495         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
496                         length, 1);
497         metadata_access_disable();
498 }
499
500 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
501         enum track_item alloc)
502 {
503         struct track *p;
504
505         if (s->offset)
506                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
507         else
508                 p = object + s->inuse;
509
510         return p + alloc;
511 }
512
513 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
514                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
515 {
516         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
517
518         if (addr) {
519 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
520                 struct stack_trace trace;
521                 int i;
522
523                 trace.nr_entries = 0;
524                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
525                 trace.entries = p->addrs;
526                 trace.skip = 3;
527                 metadata_access_enable();
528                 save_stack_trace(&trace);
529                 metadata_access_disable();
530
531                 /* See rant in lockdep.c */
532                 if (trace.nr_entries != 0 &&
533                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
534                         trace.nr_entries--;
535
536                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
537                         p->addrs[i] = 0;
538 #endif
539                 p->addr = addr;
540                 p->cpu = smp_processor_id();
541                 p->pid = current->pid;
542                 p->when = jiffies;
543         } else
544                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
545 }
546
547 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
548 {
549         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
550                 return;
551
552         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
553         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
554 }
555
556 static void print_track(const char *s, struct track *t)
557 {
558         if (!t->addr)
559                 return;
560
561         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
562                s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
563 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
564         {
565                 int i;
566                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
567                         if (t->addrs[i])
568                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
569                         else
570                                 break;
571         }
572 #endif
573 }
574
575 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
576 {
577         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
578                 return;
579
580         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
581         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
582 }
583
584 static void print_page_info(struct page *page)
585 {
586         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
587                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
588
589 }
590
591 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
592 {
593         struct va_format vaf;
594         va_list args;
595
596         va_start(args, fmt);
597         vaf.fmt = fmt;
598         vaf.va = &args;
599         pr_err("=============================================================================\n");
600         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
601         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
602
603         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
604         va_end(args);
605 }
606
607 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
608 {
609         struct va_format vaf;
610         va_list args;
611
612         va_start(args, fmt);
613         vaf.fmt = fmt;
614         vaf.va = &args;
615         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
616         va_end(args);
617 }
618
619 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
620 {
621         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
622         u8 *addr = page_address(page);
623
624         print_tracking(s, p);
625
626         print_page_info(page);
627
628         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
629                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
630
631         if (p > addr + 16)
632                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
633
634         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
635                                 PAGE_SIZE));
636         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
637                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
638                         s->inuse - s->object_size);
639
640         if (s->offset)
641                 off = s->offset + sizeof(void *);
642         else
643                 off = s->inuse;
644
645         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
646                 off += 2 * sizeof(struct track);
647
648         if (off != s->size)
649                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
650                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
651
652         dump_stack();
653 }
654
655 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
656                         u8 *object, char *reason)
657 {
658         slab_bug(s, "%s", reason);
659         print_trailer(s, page, object);
660 }
661
662 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
663                         const char *fmt, ...)
664 {
665         va_list args;
666         char buf[100];
667
668         va_start(args, fmt);
669         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
670         va_end(args);
671         slab_bug(s, "%s", buf);
672         print_page_info(page);
673         dump_stack();
674 }
675
676 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
677 {
678         u8 *p = object;
679
680         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
681                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
682                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
683         }
684
685         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
686                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
687 }
688
689 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
690                                                 void *from, void *to)
691 {
692         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
693         memset(from, data, to - from);
694 }
695
696 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
697                         u8 *object, char *what,
698                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
699 {
700         u8 *fault;
701         u8 *end;
702
703         metadata_access_enable();
704         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
705         metadata_access_disable();
706         if (!fault)
707                 return 1;
708
709         end = start + bytes;
710         while (end > fault && end[-1] == value)
711                 end--;
712
713         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
714         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
715                                         fault, end - 1, fault[0], value);
716         print_trailer(s, page, object);
717
718         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
719         return 0;
720 }
721
722 /*
723  * Object layout:
724  *
725  * object address
726  *      Bytes of the object to be managed.
727  *      If the freepointer may overlay the object then the free
728  *      pointer is the first word of the object.
729  *
730  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
731  *      0xa5 (POISON_END)
732  *
733  * object + s->object_size
734  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
735  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
736  *      object_size == inuse.
737  *
738  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
739  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
740  *
741  * object + s->inuse
742  *      Meta data starts here.
743  *
744  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
745  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
746  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
747  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
748  *              before the word boundary.
749  *
750  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
751  *
752  * object + s->size
753  *      Nothing is used beyond s->size.
754  *
755  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
756  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
757  * may be used with merged slabcaches.
758  */
759
760 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
761 {
762         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
763
764         if (s->offset)
765                 /* Freepointer is placed after the object. */
766                 off += sizeof(void *);
767
768         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
769                 /* We also have user information there */
770                 off += 2 * sizeof(struct track);
771
772         if (s->size == off)
773                 return 1;
774
775         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
776                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
777 }
778
779 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
780 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
781 {
782         u8 *start;
783         u8 *fault;
784         u8 *end;
785         int length;
786         int remainder;
787
788         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
789                 return 1;
790
791         start = page_address(page);
792         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
793         end = start + length;
794         remainder = length % s->size;
795         if (!remainder)
796                 return 1;
797
798         metadata_access_enable();
799         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
800         metadata_access_disable();
801         if (!fault)
802                 return 1;
803         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
804                 end--;
805
806         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
807         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
808
809         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
810         return 0;
811 }
812
813 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
814                                         void *object, u8 val)
815 {
816         u8 *p = object;
817         u8 *endobject = object + s->object_size;
818
819         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
820                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
821                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
822                         return 0;
823         } else {
824                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
825                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
826                                 endobject, POISON_INUSE,
827                                 s->inuse - s->object_size);
828                 }
829         }
830
831         if (s->flags & SLAB_POISON) {
832                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
833                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
834                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
835                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
836                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
837                         return 0;
838                 /*
839                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
840                  */
841                 check_pad_bytes(s, page, p);
842         }
843
844         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
845                 /*
846                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
847                  * freepointer while object is allocated.
848                  */
849                 return 1;
850
851         /* Check free pointer validity */
852         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
853                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
854                 /*
855                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
856                  * of the free objects in this slab. May cause
857                  * another error because the object count is now wrong.
858                  */
859                 set_freepointer(s, p, NULL);
860                 return 0;
861         }
862         return 1;
863 }
864
865 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
866 {
867         int maxobj;
868
869         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
870
871         if (!PageSlab(page)) {
872                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
873                 return 0;
874         }
875
876         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
877         if (page->objects > maxobj) {
878                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
879                         page->objects, maxobj);
880                 return 0;
881         }
882         if (page->inuse > page->objects) {
883                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
884                         page->inuse, page->objects);
885                 return 0;
886         }
887         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
888         slab_pad_check(s, page);
889         return 1;
890 }
891
892 /*
893  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
894  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
895  */
896 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
897 {
898         int nr = 0;
899         void *fp;
900         void *object = NULL;
901         int max_objects;
902
903         fp = page->freelist;
904         while (fp && nr <= page->objects) {
905                 if (fp == search)
906                         return 1;
907                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
908                         if (object) {
909                                 object_err(s, page, object,
910                                         "Freechain corrupt");
911                                 set_freepointer(s, object, NULL);
912                         } else {
913                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
914                                 page->freelist = NULL;
915                                 page->inuse = page->objects;
916                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
917                                 return 0;
918                         }
919                         break;
920                 }
921                 object = fp;
922                 fp = get_freepointer(s, object);
923                 nr++;
924         }
925
926         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
927         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
928                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
929
930         if (page->objects != max_objects) {
931                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
932                         "should be %d", page->objects, max_objects);
933                 page->objects = max_objects;
934                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
935         }
936         if (page->inuse != page->objects - nr) {
937                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
938                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
939                 page->inuse = page->objects - nr;
940                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
941         }
942         return search == NULL;
943 }
944
945 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
946                                                                 int alloc)
947 {
948         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
949                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
950                         s->name,
951                         alloc ? "alloc" : "free",
952                         object, page->inuse,
953                         page->freelist);
954
955                 if (!alloc)
956                         print_section("Object ", (void *)object,
957                                         s->object_size);
958
959                 dump_stack();
960         }
961 }
962
963 /*
964  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
965  */
966 static void add_full(struct kmem_cache *s,
967         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
968 {
969         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
970                 return;
971
972         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
973         list_add(&page->lru, &n->full);
974 }
975
976 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
977 {
978         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
979                 return;
980
981         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
982         list_del(&page->lru);
983 }
984
985 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
986 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
987 {
988         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
989
990         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
991 }
992
993 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
994 {
995         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
996 }
997
998 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
999 {
1000         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1001
1002         /*
1003          * May be called early in order to allocate a slab for the
1004          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1005          * dilemma by deferring the increment of the count during
1006          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1007          */
1008         if (likely(n)) {
1009                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1010                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1011         }
1012 }
1013 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1014 {
1015         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1016
1017         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1018         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1019 }
1020
1021 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1022 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1023                                                                 void *object)
1024 {
1025         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1026                 return;
1027
1028         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1029         init_tracking(s, object);
1030 }
1031
1032 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1033                                         struct page *page,
1034                                         void *object, unsigned long addr)
1035 {
1036         if (!check_slab(s, page))
1037                 goto bad;
1038
1039         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1040                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1041                 goto bad;
1042         }
1043
1044         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1045                 goto bad;
1046
1047         /* Success perform special debug activities for allocs */
1048         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1049                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1050         trace(s, page, object, 1);
1051         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1052         return 1;
1053
1054 bad:
1055         if (PageSlab(page)) {
1056                 /*
1057                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1058                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1059                  * as used avoids touching the remaining objects.
1060                  */
1061                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1062                 page->inuse = page->objects;
1063                 page->freelist = NULL;
1064         }
1065         return 0;
1066 }
1067
1068 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1069 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1070         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1071         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1072         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1073 {
1074         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1075         void *object = head;
1076         int cnt = 0;
1077
1078         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1079         slab_lock(page);
1080
1081         if (!check_slab(s, page))
1082                 goto fail;
1083
1084 next_object:
1085         cnt++;
1086
1087         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1088                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1089                 goto fail;
1090         }
1091
1092         if (on_freelist(s, page, object)) {
1093                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1094                 goto fail;
1095         }
1096
1097         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1098                 goto out;
1099
1100         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1101                 if (!PageSlab(page)) {
1102                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1103                                 "outside of slab", object);
1104                 } else if (!page->slab_cache) {
1105                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1106                                object);
1107                         dump_stack();
1108                 } else
1109                         object_err(s, page, object,
1110                                         "page slab pointer corrupt.");
1111                 goto fail;
1112         }
1113
1114         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1115                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1116         trace(s, page, object, 0);
1117         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1118         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1119
1120         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1121         if (object != tail) {
1122                 object = get_freepointer(s, object);
1123                 goto next_object;
1124         }
1125 out:
1126         if (cnt != bulk_cnt)
1127                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1128                          bulk_cnt, cnt);
1129
1130         slab_unlock(page);
1131         /*
1132          * Keep node_lock to preserve integrity
1133          * until the object is actually freed
1134          */
1135         return n;
1136
1137 fail:
1138         slab_unlock(page);
1139         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1140         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1141         return NULL;
1142 }
1143
1144 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1145 {
1146         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1147         if (*str++ != '=' || !*str)
1148                 /*
1149                  * No options specified. Switch on full debugging.
1150                  */
1151                 goto out;
1152
1153         if (*str == ',')
1154                 /*
1155                  * No options but restriction on slabs. This means full
1156                  * debugging for slabs matching a pattern.
1157                  */
1158                 goto check_slabs;
1159
1160         slub_debug = 0;
1161         if (*str == '-')
1162                 /*
1163                  * Switch off all debugging measures.
1164                  */
1165                 goto out;
1166
1167         /*
1168          * Determine which debug features should be switched on
1169          */
1170         for (; *str && *str != ','; str++) {
1171                 switch (tolower(*str)) {
1172                 case 'f':
1173                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1174                         break;
1175                 case 'z':
1176                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1177                         break;
1178                 case 'p':
1179                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1180                         break;
1181                 case 'u':
1182                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1183                         break;
1184                 case 't':
1185                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1186                         break;
1187                 case 'a':
1188                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1189                         break;
1190                 case 'o':
1191                         /*
1192                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1193                          * order would increase as a result.
1194                          */
1195                         disable_higher_order_debug = 1;
1196                         break;
1197                 default:
1198                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1199                                *str);
1200                 }
1201         }
1202
1203 check_slabs:
1204         if (*str == ',')
1205                 slub_debug_slabs = str + 1;
1206 out:
1207         return 1;
1208 }
1209
1210 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1211
1212 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1213         unsigned long flags, const char *name,
1214         void (*ctor)(void *))
1215 {
1216         /*
1217          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1218          */
1219         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs || (name &&
1220                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)))))
1221                 flags |= slub_debug;
1222
1223         return flags;
1224 }
1225 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1226 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1227                         struct page *page, void *object) {}
1228
1229 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1230         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1231
1232 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1233         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1234         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1235         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1236
1237 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1238                         { return 1; }
1239 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1240                         void *object, u8 val) { return 1; }
1241 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1242                                         struct page *page) {}
1243 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1244                                         struct page *page) {}
1245 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1246         unsigned long flags, const char *name,
1247         void (*ctor)(void *))
1248 {
1249         return flags;
1250 }
1251 #define slub_debug 0
1252
1253 #define disable_higher_order_debug 0
1254
1255 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1256                                                         { return 0; }
1257 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1258                                                         { return 0; }
1259 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1260                                                         int objects) {}
1261 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1262                                                         int objects) {}
1263
1264 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1265
1266 /*
1267  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1268  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1269  */
1270 static inline void kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1271 {
1272         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1273         kasan_kmalloc_large(ptr, size);
1274 }
1275
1276 static inline void kfree_hook(const void *x)
1277 {
1278         kmemleak_free(x);
1279         kasan_kfree_large(x);
1280 }
1281
1282 static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1283                                                      gfp_t flags)
1284 {
1285         flags &= gfp_allowed_mask;
1286         lockdep_trace_alloc(flags);
1287         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
1288
1289         if (should_failslab(s->object_size, flags, s->flags))
1290                 return NULL;
1291
1292         return memcg_kmem_get_cache(s, flags);
1293 }
1294
1295 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1296                                         size_t size, void **p)
1297 {
1298         size_t i;
1299
1300         flags &= gfp_allowed_mask;
1301         for (i = 0; i < size; i++) {
1302                 void *object = p[i];
1303
1304                 kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
1305                 kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1,
1306                                          s->flags, flags);
1307                 kasan_slab_alloc(s, object);
1308         }
1309         memcg_kmem_put_cache(s);
1310 }
1311
1312 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1313 {
1314         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1315
1316         /*
1317          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1318          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1319          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1320          */
1321 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
1322         {
1323                 unsigned long flags;
1324
1325                 local_irq_save(flags);
1326                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
1327                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1328                 local_irq_restore(flags);
1329         }
1330 #endif
1331         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1332                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1333
1334         kasan_slab_free(s, x);
1335 }
1336
1337 static inline void slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1338                                            void *head, void *tail)
1339 {
1340 /*
1341  * Compiler cannot detect this function can be removed if slab_free_hook()
1342  * evaluates to nothing.  Thus, catch all relevant config debug options here.
1343  */
1344 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) ||                \
1345         defined(CONFIG_LOCKDEP) ||              \
1346         defined(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK) ||       \
1347         defined(CONFIG_DEBUG_OBJECTS_FREE) ||   \
1348         defined(CONFIG_KASAN)
1349
1350         void *object = head;
1351         void *tail_obj = tail ? : head;
1352
1353         do {
1354                 slab_free_hook(s, object);
1355         } while ((object != tail_obj) &&
1356                  (object = get_freepointer(s, object)));
1357 #endif
1358 }
1359
1360 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1361                                 void *object)
1362 {
1363         setup_object_debug(s, page, object);
1364         if (unlikely(s->ctor)) {
1365                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1366                 s->ctor(object);
1367                 kasan_poison_object_data(s, object);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * Slab allocation and freeing
1373  */
1374 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1375                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1376 {
1377         struct page *page;
1378         int order = oo_order(oo);
1379
1380         flags |= __GFP_NOTRACK;
1381
1382         if (node == NUMA_NO_NODE)
1383                 page = alloc_pages(flags, order);
1384         else
1385                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1386
1387         if (page && memcg_charge_slab(page, flags, order, s)) {
1388                 __free_pages(page, order);
1389                 page = NULL;
1390         }
1391
1392         return page;
1393 }
1394
1395 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1396 {
1397         struct page *page;
1398         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1399         gfp_t alloc_gfp;
1400         void *start, *p;
1401         int idx, order;
1402
1403         flags &= gfp_allowed_mask;
1404
1405         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1406                 local_irq_enable();
1407
1408         flags |= s->allocflags;
1409
1410         /*
1411          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1412          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1413          */
1414         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1415         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1416                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
1417
1418         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1419         if (unlikely(!page)) {
1420                 oo = s->min;
1421                 alloc_gfp = flags;
1422                 /*
1423                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1424                  * Try a lower order alloc if possible
1425                  */
1426                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1427                 if (unlikely(!page))
1428                         goto out;
1429                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1430         }
1431
1432         if (kmemcheck_enabled &&
1433             !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1434                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1435
1436                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), alloc_gfp, node);
1437
1438                 /*
1439                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1440                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1441                  */
1442                 if (s->ctor)
1443                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1444                 else
1445                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1446         }
1447
1448         page->objects = oo_objects(oo);
1449
1450         order = compound_order(page);
1451         page->slab_cache = s;
1452         __SetPageSlab(page);
1453         if (page_is_pfmemalloc(page))
1454                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1455
1456         start = page_address(page);
1457
1458         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1459                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1460
1461         kasan_poison_slab(page);
1462
1463         for_each_object_idx(p, idx, s, start, page->objects) {
1464                 setup_object(s, page, p);
1465                 if (likely(idx < page->objects))
1466                         set_freepointer(s, p, p + s->size);
1467                 else
1468                         set_freepointer(s, p, NULL);
1469         }
1470
1471         page->freelist = start;
1472         page->inuse = page->objects;
1473         page->frozen = 1;
1474
1475 out:
1476         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1477                 local_irq_disable();
1478         if (!page)
1479                 return NULL;
1480
1481         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1482                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1483                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1484                 1 << oo_order(oo));
1485
1486         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1487
1488         return page;
1489 }
1490
1491 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1492 {
1493         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1494                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1495                 BUG();
1496         }
1497
1498         return allocate_slab(s,
1499                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1500 }
1501
1502 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1503 {
1504         int order = compound_order(page);
1505         int pages = 1 << order;
1506
1507         if (kmem_cache_debug(s)) {
1508                 void *p;
1509
1510                 slab_pad_check(s, page);
1511                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1512                                                 page->objects)
1513                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1514         }
1515
1516         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1517
1518         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1519                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1520                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1521                 -pages);
1522
1523         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1524         __ClearPageSlab(page);
1525
1526         page_mapcount_reset(page);
1527         if (current->reclaim_state)
1528                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1529         __free_kmem_pages(page, order);
1530 }
1531
1532 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1533         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1534
1535 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1536 {
1537         struct page *page;
1538
1539         if (need_reserve_slab_rcu)
1540                 page = virt_to_head_page(h);
1541         else
1542                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1543
1544         __free_slab(page->slab_cache, page);
1545 }
1546
1547 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1548 {
1549         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1550                 struct rcu_head *head;
1551
1552                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1553                         int order = compound_order(page);
1554                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1555
1556                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1557                         head = page_address(page) + offset;
1558                 } else {
1559                         head = &page->rcu_head;
1560                 }
1561
1562                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1563         } else
1564                 __free_slab(s, page);
1565 }
1566
1567 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1568 {
1569         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1570         free_slab(s, page);
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Management of partially allocated slabs.
1575  */
1576 static inline void
1577 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1578 {
1579         n->nr_partial++;
1580         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1581                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1582         else
1583                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1584 }
1585
1586 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1587                                 struct page *page, int tail)
1588 {
1589         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1590         __add_partial(n, page, tail);
1591 }
1592
1593 static inline void
1594 __remove_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1595 {
1596         list_del(&page->lru);
1597         n->nr_partial--;
1598 }
1599
1600 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1601                                         struct page *page)
1602 {
1603         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1604         __remove_partial(n, page);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1609  * return the pointer to the freelist.
1610  *
1611  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1612  */
1613 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1614                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1615                 int mode, int *objects)
1616 {
1617         void *freelist;
1618         unsigned long counters;
1619         struct page new;
1620
1621         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1622
1623         /*
1624          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1625          * The old freelist is the list of objects for the
1626          * per cpu allocation list.
1627          */
1628         freelist = page->freelist;
1629         counters = page->counters;
1630         new.counters = counters;
1631         *objects = new.objects - new.inuse;
1632         if (mode) {
1633                 new.inuse = page->objects;
1634                 new.freelist = NULL;
1635         } else {
1636                 new.freelist = freelist;
1637         }
1638
1639         VM_BUG_ON(new.frozen);
1640         new.frozen = 1;
1641
1642         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1643                         freelist, counters,
1644                         new.freelist, new.counters,
1645                         "acquire_slab"))
1646                 return NULL;
1647
1648         remove_partial(n, page);
1649         WARN_ON(!freelist);
1650         return freelist;
1651 }
1652
1653 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1654 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1655
1656 /*
1657  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1658  */
1659 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1660                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1661 {
1662         struct page *page, *page2;
1663         void *object = NULL;
1664         int available = 0;
1665         int objects;
1666
1667         /*
1668          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1669          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1670          * partial slab and there is none available then get_partials()
1671          * will return NULL.
1672          */
1673         if (!n || !n->nr_partial)
1674                 return NULL;
1675
1676         spin_lock(&n->list_lock);
1677         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1678                 void *t;
1679
1680                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1681                         continue;
1682
1683                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1684                 if (!t)
1685                         break;
1686
1687                 available += objects;
1688                 if (!object) {
1689                         c->page = page;
1690                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1691                         object = t;
1692                 } else {
1693                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1694                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1695                 }
1696                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1697                         || available > s->cpu_partial / 2)
1698                         break;
1699
1700         }
1701         spin_unlock(&n->list_lock);
1702         return object;
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1707  */
1708 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1709                 struct kmem_cache_cpu *c)
1710 {
1711 #ifdef CONFIG_NUMA
1712         struct zonelist *zonelist;
1713         struct zoneref *z;
1714         struct zone *zone;
1715         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1716         void *object;
1717         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1718
1719         /*
1720          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1721          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1722          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1723          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1724          *
1725          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1726          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1727          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1728          * from other nodes and filled up.
1729          *
1730          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1731          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1732          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1733          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1734          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1735          * with available objects.
1736          */
1737         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1738                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1739                 return NULL;
1740
1741         do {
1742                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1743                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1744                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1745                         struct kmem_cache_node *n;
1746
1747                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1748
1749                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1750                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1751                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1752                                 if (object) {
1753                                         /*
1754                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1755                                          * here - if mems_allowed was updated in
1756                                          * parallel, that was a harmless race
1757                                          * between allocation and the cpuset
1758                                          * update
1759                                          */
1760                                         return object;
1761                                 }
1762                         }
1763                 }
1764         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1765 #endif
1766         return NULL;
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Get a partial page, lock it and return it.
1771  */
1772 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1773                 struct kmem_cache_cpu *c)
1774 {
1775         void *object;
1776         int searchnode = node;
1777
1778         if (node == NUMA_NO_NODE)
1779                 searchnode = numa_mem_id();
1780         else if (!node_present_pages(node))
1781                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1782
1783         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1784         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1785                 return object;
1786
1787         return get_any_partial(s, flags, c);
1788 }
1789
1790 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1791 /*
1792  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1793  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1794  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1795  */
1796 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1797 #else
1798 /*
1799  * No preemption supported therefore also no need to check for
1800  * different cpus.
1801  */
1802 #define TID_STEP 1
1803 #endif
1804
1805 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1806 {
1807         return tid + TID_STEP;
1808 }
1809
1810 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1811 {
1812         return tid % TID_STEP;
1813 }
1814
1815 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1816 {
1817         return tid / TID_STEP;
1818 }
1819
1820 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1821 {
1822         return cpu;
1823 }
1824
1825 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1826                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1827 {
1828 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1829         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1830
1831         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1832
1833 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1834         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1835                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
1836                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1837         else
1838 #endif
1839         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1840                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1841                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1842         else
1843                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1844                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1845 #endif
1846         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1847 }
1848
1849 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1850 {
1851         int cpu;
1852
1853         for_each_possible_cpu(cpu)
1854                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1855 }
1856
1857 /*
1858  * Remove the cpu slab
1859  */
1860 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1861                                 void *freelist)
1862 {
1863         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1864         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1865         int lock = 0;
1866         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1867         void *nextfree;
1868         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1869         struct page new;
1870         struct page old;
1871
1872         if (page->freelist) {
1873                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1874                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1875         }
1876
1877         /*
1878          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1879          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1880          * last one.
1881          *
1882          * There is no need to take the list->lock because the page
1883          * is still frozen.
1884          */
1885         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1886                 void *prior;
1887                 unsigned long counters;
1888
1889                 do {
1890                         prior = page->freelist;
1891                         counters = page->counters;
1892                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1893                         new.counters = counters;
1894                         new.inuse--;
1895                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1896
1897                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1898                         prior, counters,
1899                         freelist, new.counters,
1900                         "drain percpu freelist"));
1901
1902                 freelist = nextfree;
1903         }
1904
1905         /*
1906          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1907          * list presence reflects the actual number of objects
1908          * during unfreeze.
1909          *
1910          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1911          * with the count. If there is a mismatch then the page
1912          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1913          *
1914          * Then we restart the process which may have to remove
1915          * the page from the list that we just put it on again
1916          * because the number of objects in the slab may have
1917          * changed.
1918          */
1919 redo:
1920
1921         old.freelist = page->freelist;
1922         old.counters = page->counters;
1923         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1924
1925         /* Determine target state of the slab */
1926         new.counters = old.counters;
1927         if (freelist) {
1928                 new.inuse--;
1929                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1930                 new.freelist = freelist;
1931         } else
1932                 new.freelist = old.freelist;
1933
1934         new.frozen = 0;
1935
1936         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
1937                 m = M_FREE;
1938         else if (new.freelist) {
1939                 m = M_PARTIAL;
1940                 if (!lock) {
1941                         lock = 1;
1942                         /*
1943                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1944                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1945                          * is frozen
1946                          */
1947                         spin_lock(&n->list_lock);
1948                 }
1949         } else {
1950                 m = M_FULL;
1951                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1952                         lock = 1;
1953                         /*
1954                          * This also ensures that the scanning of full
1955                          * slabs from diagnostic functions will not see
1956                          * any frozen slabs.
1957                          */
1958                         spin_lock(&n->list_lock);
1959                 }
1960         }
1961
1962         if (l != m) {
1963
1964                 if (l == M_PARTIAL)
1965
1966                         remove_partial(n, page);
1967
1968                 else if (l == M_FULL)
1969
1970                         remove_full(s, n, page);
1971
1972                 if (m == M_PARTIAL) {
1973
1974                         add_partial(n, page, tail);
1975                         stat(s, tail);
1976
1977                 } else if (m == M_FULL) {
1978
1979                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1980                         add_full(s, n, page);
1981
1982                 }
1983         }
1984
1985         l = m;
1986         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1987                                 old.freelist, old.counters,
1988                                 new.freelist, new.counters,
1989                                 "unfreezing slab"))
1990                 goto redo;
1991
1992         if (lock)
1993                 spin_unlock(&n->list_lock);
1994
1995         if (m == M_FREE) {
1996                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1997                 discard_slab(s, page);
1998                 stat(s, FREE_SLAB);
1999         }
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2004  *
2005  * This function must be called with interrupts disabled
2006  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2007  * to guarantee no concurrent accesses).
2008  */
2009 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2010                 struct kmem_cache_cpu *c)
2011 {
2012 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2013         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2014         struct page *page, *discard_page = NULL;
2015
2016         while ((page = c->partial)) {
2017                 struct page new;
2018                 struct page old;
2019
2020                 c->partial = page->next;
2021
2022                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2023                 if (n != n2) {
2024                         if (n)
2025                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2026
2027                         n = n2;
2028                         spin_lock(&n->list_lock);
2029                 }
2030
2031                 do {
2032
2033                         old.freelist = page->freelist;
2034                         old.counters = page->counters;
2035                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2036
2037                         new.counters = old.counters;
2038                         new.freelist = old.freelist;
2039
2040                         new.frozen = 0;
2041
2042                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2043                                 old.freelist, old.counters,
2044                                 new.freelist, new.counters,
2045                                 "unfreezing slab"));
2046
2047                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2048                         page->next = discard_page;
2049                         discard_page = page;
2050                 } else {
2051                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2052                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2053                 }
2054         }
2055
2056         if (n)
2057                 spin_unlock(&n->list_lock);
2058
2059         while (discard_page) {
2060                 page = discard_page;
2061                 discard_page = discard_page->next;
2062
2063                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2064                 discard_slab(s, page);
2065                 stat(s, FREE_SLAB);
2066         }
2067 #endif
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
2072  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
2073  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
2074  * onto a random cpus partial slot.
2075  *
2076  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2077  * per node partial list.
2078  */
2079 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2080 {
2081 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2082         struct page *oldpage;
2083         int pages;
2084         int pobjects;
2085
2086         preempt_disable();
2087         do {
2088                 pages = 0;
2089                 pobjects = 0;
2090                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2091
2092                 if (oldpage) {
2093                         pobjects = oldpage->pobjects;
2094                         pages = oldpage->pages;
2095                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2096                                 unsigned long flags;
2097                                 /*
2098                                  * partial array is full. Move the existing
2099                                  * set to the per node partial list.
2100                                  */
2101                                 local_irq_save(flags);
2102                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2103                                 local_irq_restore(flags);
2104                                 oldpage = NULL;
2105                                 pobjects = 0;
2106                                 pages = 0;
2107                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2108                         }
2109                 }
2110
2111                 pages++;
2112                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2113
2114                 page->pages = pages;
2115                 page->pobjects = pobjects;
2116                 page->next = oldpage;
2117
2118         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2119                                                                 != oldpage);
2120         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2121                 unsigned long flags;
2122
2123                 local_irq_save(flags);
2124                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2125                 local_irq_restore(flags);
2126         }
2127         preempt_enable();
2128 #endif
2129 }
2130
2131 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2132 {
2133         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2134         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
2135
2136         c->tid = next_tid(c->tid);
2137         c->page = NULL;
2138         c->freelist = NULL;
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Flush cpu slab.
2143  *
2144  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2145  */
2146 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2147 {
2148         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2149
2150         if (likely(c)) {
2151                 if (c->page)
2152                         flush_slab(s, c);
2153
2154                 unfreeze_partials(s, c);
2155         }
2156 }
2157
2158 static void flush_cpu_slab(void *d)
2159 {
2160         struct kmem_cache *s = d;
2161
2162         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2163 }
2164
2165 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2166 {
2167         struct kmem_cache *s = info;
2168         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2169
2170         return c->page || c->partial;
2171 }
2172
2173 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2174 {
2175         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2180  * locality expectations.
2181  */
2182 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2183 {
2184 #ifdef CONFIG_NUMA
2185         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2186                 return 0;
2187 #endif
2188         return 1;
2189 }
2190
2191 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2192 static int count_free(struct page *page)
2193 {
2194         return page->objects - page->inuse;
2195 }
2196
2197 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2198 {
2199         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2200 }
2201 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2202
2203 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2204 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2205                                         int (*get_count)(struct page *))
2206 {
2207         unsigned long flags;
2208         unsigned long x = 0;
2209         struct page *page;
2210
2211         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2212         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2213                 x += get_count(page);
2214         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2215         return x;
2216 }
2217 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2218
2219 static noinline void
2220 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2221 {
2222 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2223         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2224                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2225         int node;
2226         struct kmem_cache_node *n;
2227
2228         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2229                 return;
2230
2231         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2232                 nid, gfpflags);
2233         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, default order: %d, min order: %d\n",
2234                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2235                 oo_order(s->min));
2236
2237         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2238                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2239                         s->name);
2240
2241         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2242                 unsigned long nr_slabs;
2243                 unsigned long nr_objs;
2244                 unsigned long nr_free;
2245
2246                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2247                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2248                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2249
2250                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2251                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2252         }
2253 #endif
2254 }
2255
2256 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2257                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2258 {
2259         void *freelist;
2260         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2261         struct page *page;
2262
2263         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2264
2265         if (freelist)
2266                 return freelist;
2267
2268         page = new_slab(s, flags, node);
2269         if (page) {
2270                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2271                 if (c->page)
2272                         flush_slab(s, c);
2273
2274                 /*
2275                  * No other reference to the page yet so we can
2276                  * muck around with it freely without cmpxchg
2277                  */
2278                 freelist = page->freelist;
2279                 page->freelist = NULL;
2280
2281                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2282                 c->page = page;
2283                 *pc = c;
2284         } else
2285                 freelist = NULL;
2286
2287         return freelist;
2288 }
2289
2290 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2291 {
2292         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2293                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2294
2295         return true;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2300  * per cpu freelist or deactivate the page.
2301  *
2302  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2303  *
2304  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2305  *
2306  * This function must be called with interrupt disabled.
2307  */
2308 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2309 {
2310         struct page new;
2311         unsigned long counters;
2312         void *freelist;
2313
2314         do {
2315                 freelist = page->freelist;
2316                 counters = page->counters;
2317
2318                 new.counters = counters;
2319                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2320
2321                 new.inuse = page->objects;
2322                 new.frozen = freelist != NULL;
2323
2324         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2325                 freelist, counters,
2326                 NULL, new.counters,
2327                 "get_freelist"));
2328
2329         return freelist;
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2334  * debugging duties.
2335  *
2336  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2337  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2338  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2339  *
2340  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2341  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2342  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2343  *
2344  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2345  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2346  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2347  *
2348  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2349  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2350  */
2351 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2352                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2353 {
2354         void *freelist;
2355         struct page *page;
2356
2357         page = c->page;
2358         if (!page)
2359                 goto new_slab;
2360 redo:
2361
2362         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2363                 int searchnode = node;
2364
2365                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2366                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2367
2368                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2369                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2370                         deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2371                         c->page = NULL;
2372                         c->freelist = NULL;
2373                         goto new_slab;
2374                 }
2375         }
2376
2377         /*
2378          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2379          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2380          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2381          */
2382         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2383                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2384                 c->page = NULL;
2385                 c->freelist = NULL;
2386                 goto new_slab;
2387         }
2388
2389         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2390         freelist = c->freelist;
2391         if (freelist)
2392                 goto load_freelist;
2393
2394         freelist = get_freelist(s, page);
2395
2396         if (!freelist) {
2397                 c->page = NULL;
2398                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2399                 goto new_slab;
2400         }
2401
2402         stat(s, ALLOC_REFILL);
2403
2404 load_freelist:
2405         /*
2406          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2407          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2408          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2409          */
2410         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2411         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2412         c->tid = next_tid(c->tid);
2413         return freelist;
2414
2415 new_slab:
2416
2417         if (c->partial) {
2418                 page = c->page = c->partial;
2419                 c->partial = page->next;
2420                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2421                 c->freelist = NULL;
2422                 goto redo;
2423         }
2424
2425         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2426
2427         if (unlikely(!freelist)) {
2428                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2429                 return NULL;
2430         }
2431
2432         page = c->page;
2433         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2434                 goto load_freelist;
2435
2436         /* Only entered in the debug case */
2437         if (kmem_cache_debug(s) &&
2438                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2439                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2440
2441         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2442         c->page = NULL;
2443         c->freelist = NULL;
2444         return freelist;
2445 }
2446
2447 /*
2448  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2449  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2450  */
2451 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2452                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2453 {
2454         void *p;
2455         unsigned long flags;
2456
2457         local_irq_save(flags);
2458 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2459         /*
2460          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2461          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2462          * pointer.
2463          */
2464         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2465 #endif
2466
2467         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2468         local_irq_restore(flags);
2469         return p;
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2474  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2475  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2476  *
2477  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2478  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2479  *
2480  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2481  */
2482 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2483                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2484 {
2485         void *object;
2486         struct kmem_cache_cpu *c;
2487         struct page *page;
2488         unsigned long tid;
2489
2490         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2491         if (!s)
2492                 return NULL;
2493 redo:
2494         /*
2495          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2496          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2497          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2498          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2499          *
2500          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2501          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPT so we need
2502          * to check if it is matched or not.
2503          */
2504         do {
2505                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2506                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2507         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2508                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2509
2510         /*
2511          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2512          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2513          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2514          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2515          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2516          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2517          */
2518         barrier();
2519
2520         /*
2521          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2522          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2523          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2524          * linked list in between.
2525          */
2526
2527         object = c->freelist;
2528         page = c->page;
2529         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2530                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2531                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2532         } else {
2533                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2534
2535                 /*
2536                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2537                  * operation and if we are on the right processor.
2538                  *
2539                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2540                  * semantics!)
2541                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2542                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2543                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2544                  *
2545                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2546                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2547                  * other cpus.
2548                  */
2549                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2550                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2551                                 object, tid,
2552                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2553
2554                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2555                         goto redo;
2556                 }
2557                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2558                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2559         }
2560
2561         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2562                 memset(object, 0, s->object_size);
2563
2564         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, 1, &object);
2565
2566         return object;
2567 }
2568
2569 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2570                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2571 {
2572         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2573 }
2574
2575 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2576 {
2577         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2578
2579         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2580                                 s->size, gfpflags);
2581
2582         return ret;
2583 }
2584 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2585
2586 #ifdef CONFIG_TRACING
2587 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2588 {
2589         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2590         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2591         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2592         return ret;
2593 }
2594 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2595 #endif
2596
2597 #ifdef CONFIG_NUMA
2598 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2599 {
2600         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2601
2602         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2603                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2604
2605         return ret;
2606 }
2607 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2608
2609 #ifdef CONFIG_TRACING
2610 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2611                                     gfp_t gfpflags,
2612                                     int node, size_t size)
2613 {
2614         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2615
2616         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2617                            size, s->size, gfpflags, node);
2618
2619         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2620         return ret;
2621 }
2622 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2623 #endif
2624 #endif
2625
2626 /*
2627  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2628  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2629  *
2630  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2631  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2632  * handling required then we can return immediately.
2633  */
2634 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2635                         void *head, void *tail, int cnt,
2636                         unsigned long addr)
2637
2638 {
2639         void *prior;
2640         int was_frozen;
2641         struct page new;
2642         unsigned long counters;
2643         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2644         unsigned long uninitialized_var(flags);
2645
2646         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2647
2648         if (kmem_cache_debug(s) &&
2649             !(n = free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt,
2650                                         addr, &flags)))
2651                 return;
2652
2653         do {
2654                 if (unlikely(n)) {
2655                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2656                         n = NULL;
2657                 }
2658                 prior = page->freelist;
2659                 counters = page->counters;
2660                 set_freepointer(s, tail, prior);
2661                 new.counters = counters;
2662                 was_frozen = new.frozen;
2663                 new.inuse -= cnt;
2664                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2665
2666                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2667
2668                                 /*
2669                                  * Slab was on no list before and will be
2670                                  * partially empty
2671                                  * We can defer the list move and instead
2672                                  * freeze it.
2673                                  */
2674                                 new.frozen = 1;
2675
2676                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2677
2678                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2679                                 /*
2680                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2681                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2682                                  * drop the list_lock without any processing.
2683                                  *
2684                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2685                                  * other processors updating the list of slabs.
2686                                  */
2687                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2688
2689                         }
2690                 }
2691
2692         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2693                 prior, counters,
2694                 head, new.counters,
2695                 "__slab_free"));
2696
2697         if (likely(!n)) {
2698
2699                 /*
2700                  * If we just froze the page then put it onto the
2701                  * per cpu partial list.
2702                  */
2703                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2704                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2705                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2706                 }
2707                 /*
2708                  * The list lock was not taken therefore no list
2709                  * activity can be necessary.
2710                  */
2711                 if (was_frozen)
2712                         stat(s, FREE_FROZEN);
2713                 return;
2714         }
2715
2716         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2717                 goto slab_empty;
2718
2719         /*
2720          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2721          * then add it.
2722          */
2723         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2724                 if (kmem_cache_debug(s))
2725                         remove_full(s, n, page);
2726                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2727                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2728         }
2729         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2730         return;
2731
2732 slab_empty:
2733         if (prior) {
2734                 /*
2735                  * Slab on the partial list.
2736                  */
2737                 remove_partial(n, page);
2738                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2739         } else {
2740                 /* Slab must be on the full list */
2741                 remove_full(s, n, page);
2742         }
2743
2744         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2745         stat(s, FREE_SLAB);
2746         discard_slab(s, page);
2747 }
2748
2749 /*
2750  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2751  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2752  *
2753  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2754  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2755  * the item before.
2756  *
2757  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2758  * with all sorts of special processing.
2759  *
2760  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
2761  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
2762  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
2763  */
2764 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2765                                       void *head, void *tail, int cnt,
2766                                       unsigned long addr)
2767 {
2768         void *tail_obj = tail ? : head;
2769         struct kmem_cache_cpu *c;
2770         unsigned long tid;
2771
2772         slab_free_freelist_hook(s, head, tail);
2773
2774 redo:
2775         /*
2776          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2777          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2778          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2779          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2780          */
2781         do {
2782                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2783                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2784         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2785                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2786
2787         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2788         barrier();
2789
2790         if (likely(page == c->page)) {
2791                 set_freepointer(s, tail_obj, c->freelist);
2792
2793                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2794                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2795                                 c->freelist, tid,
2796                                 head, next_tid(tid)))) {
2797
2798                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2799                         goto redo;
2800                 }
2801                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2802         } else
2803                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
2804
2805 }
2806
2807 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2808 {
2809         s = cache_from_obj(s, x);
2810         if (!s)
2811                 return;
2812         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
2813         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2814 }
2815 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2816
2817 struct detached_freelist {
2818         struct page *page;
2819         void *tail;
2820         void *freelist;
2821         int cnt;
2822         struct kmem_cache *s;
2823 };
2824
2825 /*
2826  * This function progressively scans the array with free objects (with
2827  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
2828  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
2829  * page/objects.  This can happen without any need for
2830  * synchronization, because the objects are owned by running process.
2831  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
2832  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
2833  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
2834  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
2835  * to performance reasons.
2836  */
2837 static inline
2838 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
2839                             void **p, struct detached_freelist *df)
2840 {
2841         size_t first_skipped_index = 0;
2842         int lookahead = 3;
2843         void *object;
2844
2845         /* Always re-init detached_freelist */
2846         df->page = NULL;
2847
2848         do {
2849                 object = p[--size];
2850         } while (!object && size);
2851
2852         if (!object)
2853                 return 0;
2854
2855         /* Support for memcg, compiler can optimize this out */
2856         df->s = cache_from_obj(s, object);
2857
2858         /* Start new detached freelist */
2859         set_freepointer(df->s, object, NULL);
2860         df->page = virt_to_head_page(object);
2861         df->tail = object;
2862         df->freelist = object;
2863         p[size] = NULL; /* mark object processed */
2864         df->cnt = 1;
2865
2866         while (size) {
2867                 object = p[--size];
2868                 if (!object)
2869                         continue; /* Skip processed objects */
2870
2871                 /* df->page is always set at this point */
2872                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
2873                         /* Opportunity build freelist */
2874                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
2875                         df->freelist = object;
2876                         df->cnt++;
2877                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
2878
2879                         continue;
2880                 }
2881
2882                 /* Limit look ahead search */
2883                 if (!--lookahead)
2884                         break;
2885
2886                 if (!first_skipped_index)
2887                         first_skipped_index = size + 1;
2888         }
2889
2890         return first_skipped_index;
2891 }
2892
2893 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2894 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
2895 {
2896         if (WARN_ON(!size))
2897                 return;
2898
2899         do {
2900                 struct detached_freelist df;
2901
2902                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
2903                 if (unlikely(!df.page))
2904                         continue;
2905
2906                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt,_RET_IP_);
2907         } while (likely(size));
2908 }
2909 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
2910
2911 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2912 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
2913                           void **p)
2914 {
2915         struct kmem_cache_cpu *c;
2916         int i;
2917
2918         /* memcg and kmem_cache debug support */
2919         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
2920         if (unlikely(!s))
2921                 return false;
2922         /*
2923          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
2924          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
2925          * handlers invoking normal fastpath.
2926          */
2927         local_irq_disable();
2928         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2929
2930         for (i = 0; i < size; i++) {
2931                 void *object = c->freelist;
2932
2933                 if (unlikely(!object)) {
2934                         /*
2935                          * Invoking slow path likely have side-effect
2936                          * of re-populating per CPU c->freelist
2937                          */
2938                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
2939                                             _RET_IP_, c);
2940                         if (unlikely(!p[i]))
2941                                 goto error;
2942
2943                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2944                         continue; /* goto for-loop */
2945                 }
2946                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
2947                 p[i] = object;
2948         }
2949         c->tid = next_tid(c->tid);
2950         local_irq_enable();
2951
2952         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
2953         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
2954                 int j;
2955
2956                 for (j = 0; j < i; j++)
2957                         memset(p[j], 0, s->object_size);
2958         }
2959
2960         /* memcg and kmem_cache debug support */
2961         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
2962         return i;
2963 error:
2964         local_irq_enable();
2965         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
2966         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
2967         return 0;
2968 }
2969 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
2970
2971
2972 /*
2973  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2974  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2975  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2976  * another.
2977  *
2978  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2979  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2980  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2981  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2982  * locking overhead.
2983  */
2984
2985 /*
2986  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2987  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2988  * and increases the number of allocations possible without having to
2989  * take the list_lock.
2990  */
2991 static int slub_min_order;
2992 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2993 static int slub_min_objects;
2994
2995 /*
2996  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2997  *
2998  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2999  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3000  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3001  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3002  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3003  * would be wasted.
3004  *
3005  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3006  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3007  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3008  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3009  *
3010  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3011  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3012  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3013  * of space in favor of a small page order.
3014  *
3015  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3016  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3017  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3018  * the smallest order which will fit the object.
3019  */
3020 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
3021                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
3022 {
3023         int order;
3024         int rem;
3025         int min_order = slub_min_order;
3026
3027         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3028                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3029
3030         for (order = max(min_order, get_order(min_objects * size + reserved));
3031                         order <= max_order; order++) {
3032
3033                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
3034
3035                 rem = (slab_size - reserved) % size;
3036
3037                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3038                         break;
3039         }
3040
3041         return order;
3042 }
3043
3044 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
3045 {
3046         int order;
3047         int min_objects;
3048         int fraction;
3049         int max_objects;
3050
3051         /*
3052          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3053          * works by first attempting to generate a layout with
3054          * the best configuration and backing off gradually.
3055          *
3056          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3057          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3058          */
3059         min_objects = slub_min_objects;
3060         if (!min_objects)
3061                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
3062         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
3063         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3064
3065         while (min_objects > 1) {
3066                 fraction = 16;
3067                 while (fraction >= 4) {
3068                         order = slab_order(size, min_objects,
3069                                         slub_max_order, fraction, reserved);
3070                         if (order <= slub_max_order)
3071                                 return order;
3072                         fraction /= 2;
3073                 }
3074                 min_objects--;
3075         }
3076
3077         /*
3078          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3079          * lets see if we can place a single object there.
3080          */
3081         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
3082         if (order <= slub_max_order)
3083                 return order;
3084
3085         /*
3086          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3087          */
3088         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
3089         if (order < MAX_ORDER)
3090                 return order;
3091         return -ENOSYS;
3092 }
3093
3094 static void
3095 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3096 {
3097         n->nr_partial = 0;
3098         spin_lock_init(&n->list_lock);
3099         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3100 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3101         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3102         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3103         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3104 #endif
3105 }
3106
3107 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3108 {
3109         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3110                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3111
3112         /*
3113          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3114          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3115          */
3116         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3117                                      2 * sizeof(void *));
3118
3119         if (!s->cpu_slab)
3120                 return 0;
3121
3122         init_kmem_cache_cpus(s);
3123
3124         return 1;
3125 }
3126
3127 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3128
3129 /*
3130  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3131  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3132  * possible.
3133  *
3134  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3135  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3136  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3137  */
3138 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3139 {
3140         struct page *page;
3141         struct kmem_cache_node *n;
3142
3143         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3144
3145         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3146
3147         BUG_ON(!page);
3148         if (page_to_nid(page) != node) {
3149                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3150                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3151         }
3152
3153         n = page->freelist;
3154         BUG_ON(!n);
3155         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3156         page->inuse = 1;
3157         page->frozen = 0;
3158         kmem_cache_node->node[node] = n;
3159 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3160         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3161         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3162 #endif
3163         kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node));
3164         init_kmem_cache_node(n);
3165         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3166
3167         /*
3168          * No locks need to be taken here as it has just been
3169          * initialized and there is no concurrent access.
3170          */
3171         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3172 }
3173
3174 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3175 {
3176         int node;
3177         struct kmem_cache_node *n;
3178
3179         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3180                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3181                 s->node[node] = NULL;
3182         }
3183 }
3184
3185 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3186 {
3187         int node;
3188
3189         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3190                 struct kmem_cache_node *n;
3191
3192                 if (slab_state == DOWN) {
3193                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3194                         continue;
3195                 }
3196                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3197                                                 GFP_KERNEL, node);
3198
3199                 if (!n) {
3200                         free_kmem_cache_nodes(s);
3201                         return 0;
3202                 }
3203
3204                 s->node[node] = n;
3205                 init_kmem_cache_node(n);
3206         }
3207         return 1;
3208 }
3209
3210 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3211 {
3212         if (min < MIN_PARTIAL)
3213                 min = MIN_PARTIAL;
3214         else if (min > MAX_PARTIAL)
3215                 min = MAX_PARTIAL;
3216         s->min_partial = min;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3221  * a slab object.
3222  */
3223 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3224 {
3225         unsigned long flags = s->flags;
3226         unsigned long size = s->object_size;
3227         int order;
3228
3229         /*
3230          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3231          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3232          * the possible location of the free pointer.
3233          */
3234         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3235
3236 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3237         /*
3238          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3239          * the slab may touch the object after free or before allocation
3240          * then we should never poison the object itself.
3241          */
3242         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
3243                         !s->ctor)
3244                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3245         else
3246                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3247
3248
3249         /*
3250          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3251          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3252          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3253          */
3254         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3255                 size += sizeof(void *);
3256 #endif
3257
3258         /*
3259          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3260          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3261          */
3262         s->inuse = size;
3263
3264         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3265                 s->ctor)) {
3266                 /*
3267                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3268                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3269                  * kmem_cache_free.
3270                  *
3271                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3272                  * destructor or are poisoning the objects.
3273                  */
3274                 s->offset = size;
3275                 size += sizeof(void *);
3276         }
3277
3278 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3279         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3280                 /*
3281                  * Need to store information about allocs and frees after
3282                  * the object.
3283                  */
3284                 size += 2 * sizeof(struct track);
3285
3286         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
3287                 /*
3288                  * Add some empty padding so that we can catch
3289                  * overwrites from earlier objects rather than let
3290                  * tracking information or the free pointer be
3291                  * corrupted if a user writes before the start
3292                  * of the object.
3293                  */
3294                 size += sizeof(void *);
3295 #endif
3296
3297         /*
3298          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3299          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3300          * each object to conform to the alignment.
3301          */
3302         size = ALIGN(size, s->align);
3303         s->size = size;
3304         if (forced_order >= 0)
3305                 order = forced_order;
3306         else
3307                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3308
3309         if (order < 0)
3310                 return 0;
3311
3312         s->allocflags = 0;
3313         if (order)
3314                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3315
3316         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3317                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3318
3319         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3320                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3321
3322         /*
3323          * Determine the number of objects per slab
3324          */
3325         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3326         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3327         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3328                 s->max = s->oo;
3329
3330         return !!oo_objects(s->oo);
3331 }
3332
3333 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3334 {
3335         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3336         s->reserved = 0;
3337
3338         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3339                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3340
3341         if (!calculate_sizes(s, -1))
3342                 goto error;
3343         if (disable_higher_order_debug) {
3344                 /*
3345                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3346                  * order increased.
3347                  */
3348                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3349                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3350                         s->offset = 0;
3351                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3352                                 goto error;
3353                 }
3354         }
3355
3356 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3357     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3358         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3359                 /* Enable fast mode */
3360                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3361 #endif
3362
3363         /*
3364          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3365          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3366          */
3367         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3368
3369         /*
3370          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3371          * per cpu partial lists of a processor.
3372          *
3373          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3374          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3375          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3376          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3377          *
3378          * This setting also determines
3379          *
3380          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3381          *    per node list when we reach the limit.
3382          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3383          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3384          *    50% to keep some capacity around for frees.
3385          */
3386         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3387                 s->cpu_partial = 0;
3388         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3389                 s->cpu_partial = 2;
3390         else if (s->size >= 1024)
3391                 s->cpu_partial = 6;
3392         else if (s->size >= 256)
3393                 s->cpu_partial = 13;
3394         else
3395                 s->cpu_partial = 30;
3396
3397 #ifdef CONFIG_NUMA
3398         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3399 #endif
3400         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3401                 goto error;
3402
3403         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3404                 return 0;
3405
3406         free_kmem_cache_nodes(s);
3407 error:
3408         if (flags & SLAB_PANIC)
3409                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3410                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3411                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size,
3412                         oo_order(s->oo), s->offset, flags);
3413         return -EINVAL;
3414 }
3415
3416 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3417                                                         const char *text)
3418 {
3419 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3420         void *addr = page_address(page);
3421         void *p;
3422         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3423                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3424         if (!map)
3425                 return;
3426         slab_err(s, page, text, s->name);
3427         slab_lock(page);
3428
3429         get_map(s, page, map);
3430         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3431
3432                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3433                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3434                         print_tracking(s, p);
3435                 }
3436         }
3437         slab_unlock(page);
3438         kfree(map);
3439 #endif
3440 }
3441
3442 /*
3443  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3444  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3445  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3446  */
3447 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3448 {
3449         struct page *page, *h;
3450
3451         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3452                 if (!page->inuse) {
3453                         __remove_partial(n, page);
3454                         discard_slab(s, page);
3455                 } else {
3456                         list_slab_objects(s, page,
3457                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3458                 }
3459         }
3460 }
3461
3462 /*
3463  * Release all resources used by a slab cache.
3464  */
3465 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3466 {
3467         int node;
3468         struct kmem_cache_node *n;
3469
3470         flush_all(s);
3471         /* Attempt to free all objects */
3472         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3473                 free_partial(s, n);
3474                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3475                         return 1;
3476         }
3477         free_percpu(s->cpu_slab);
3478         free_kmem_cache_nodes(s);
3479         return 0;
3480 }
3481
3482 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3483 {
3484         return kmem_cache_close(s);
3485 }
3486
3487 /********************************************************************
3488  *              Kmalloc subsystem
3489  *******************************************************************/
3490
3491 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3492 {
3493         get_option(&str, &slub_min_order);
3494
3495         return 1;
3496 }
3497
3498 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3499
3500 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3501 {
3502         get_option(&str, &slub_max_order);
3503         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3504
3505         return 1;
3506 }
3507
3508 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3509
3510 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3511 {
3512         get_option(&str, &slub_min_objects);
3513
3514         return 1;
3515 }
3516
3517 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3518
3519 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3520 {
3521         struct kmem_cache *s;
3522         void *ret;
3523
3524         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3525                 return kmalloc_large(size, flags);
3526
3527         s = kmalloc_slab(size, flags);
3528
3529         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3530                 return s;
3531
3532         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3533
3534         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3535
3536         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3537
3538         return ret;
3539 }
3540 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3541
3542 #ifdef CONFIG_NUMA
3543 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3544 {
3545         struct page *page;
3546         void *ptr = NULL;
3547
3548         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3549         page = alloc_kmem_pages_node(node, flags, get_order(size));
3550         if (page)
3551                 ptr = page_address(page);
3552
3553         kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3554         return ptr;
3555 }
3556
3557 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3558 {
3559         struct kmem_cache *s;
3560         void *ret;
3561
3562         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3563                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3564
3565                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3566                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3567                                    flags, node);
3568
3569                 return ret;
3570         }
3571
3572         s = kmalloc_slab(size, flags);
3573
3574         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3575                 return s;
3576
3577         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3578
3579         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3580
3581         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3582
3583         return ret;
3584 }
3585 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3586 #endif
3587
3588 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
3589 /*
3590  * Rejects objects that are incorrectly sized.
3591  *
3592  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
3593  * to indicate an error.
3594  */
3595 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
3596                                 struct page *page)
3597 {
3598         struct kmem_cache *s;
3599         unsigned long offset;
3600         size_t object_size;
3601
3602         /* Find object and usable object size. */
3603         s = page->slab_cache;
3604         object_size = slab_ksize(s);
3605
3606         /* Reject impossible pointers. */
3607         if (ptr < page_address(page))
3608                 return s->name;
3609
3610         /* Find offset within object. */
3611         offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
3612
3613         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
3614         if (kmem_cache_debug(s) && s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3615                 if (offset < s->red_left_pad)
3616                         return s->name;
3617                 offset -= s->red_left_pad;
3618         }
3619
3620         /* Allow address range falling entirely within object size. */
3621         if (offset <= object_size && n <= object_size - offset)
3622                 return NULL;
3623
3624         return s->name;
3625 }
3626 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
3627
3628 static size_t __ksize(const void *object)
3629 {
3630         struct page *page;
3631
3632         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3633                 return 0;
3634
3635         page = virt_to_head_page(object);
3636
3637         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3638                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3639                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3640         }
3641
3642         return slab_ksize(page->slab_cache);
3643 }
3644
3645 size_t ksize(const void *object)
3646 {
3647         size_t size = __ksize(object);
3648         /* We assume that ksize callers could use whole allocated area,
3649            so we need unpoison this area. */
3650         kasan_krealloc(object, size);
3651         return size;
3652 }
3653 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3654
3655 void kfree(const void *x)
3656 {
3657         struct page *page;
3658         void *object = (void *)x;
3659
3660         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3661
3662         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3663                 return;
3664
3665         page = virt_to_head_page(x);
3666         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3667                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3668                 kfree_hook(x);
3669                 __free_kmem_pages(page, compound_order(page));
3670                 return;
3671         }
3672         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
3673 }
3674 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3675
3676 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
3677
3678 /*
3679  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
3680  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
3681  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
3682  *
3683  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3684  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3685  * are freed in them.
3686  */
3687 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s, bool deactivate)
3688 {
3689         int node;
3690         int i;
3691         struct kmem_cache_node *n;
3692         struct page *page;
3693         struct page *t;
3694         struct list_head discard;
3695         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
3696         unsigned long flags;
3697         int ret = 0;
3698
3699         if (deactivate) {
3700                 /*
3701                  * Disable empty slabs caching. Used to avoid pinning offline
3702                  * memory cgroups by kmem pages that can be freed.
3703                  */
3704                 s->cpu_partial = 0;
3705                 s->min_partial = 0;
3706
3707                 /*
3708                  * s->cpu_partial is checked locklessly (see put_cpu_partial),
3709                  * so we have to make sure the change is visible.
3710                  */
3711                 kick_all_cpus_sync();
3712         }
3713
3714         flush_all(s);
3715         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3716                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
3717                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
3718                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
3719
3720                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3721
3722                 /*
3723                  * Build lists of slabs to discard or promote.
3724                  *
3725                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3726                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3727                  */
3728                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3729                         int free = page->objects - page->inuse;
3730
3731                         /* Do not reread page->inuse */
3732                         barrier();
3733
3734                         /* We do not keep full slabs on the list */
3735                         BUG_ON(free <= 0);
3736
3737                         if (free == page->objects) {
3738                                 list_move(&page->lru, &discard);
3739                                 n->nr_partial--;
3740                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
3741                                 list_move(&page->lru, promote + free - 1);
3742                 }
3743
3744                 /*
3745                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
3746                  * partial list.
3747                  */
3748                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
3749                         list_splice(promote + i, &n->partial);
3750
3751                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3752
3753                 /* Release empty slabs */
3754                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, lru)
3755                         discard_slab(s, page);
3756
3757                 if (slabs_node(s, node))
3758                         ret = 1;
3759         }
3760
3761         return ret;
3762 }
3763
3764 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3765 {
3766         struct kmem_cache *s;
3767
3768         mutex_lock(&slab_mutex);
3769         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3770                 __kmem_cache_shrink(s, false);
3771         mutex_unlock(&slab_mutex);
3772
3773         return 0;
3774 }
3775
3776 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3777 {
3778         struct kmem_cache_node *n;
3779         struct kmem_cache *s;
3780         struct memory_notify *marg = arg;
3781         int offline_node;
3782
3783         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3784
3785         /*
3786          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3787          * for it yet.
3788          */
3789         if (offline_node < 0)
3790                 return;
3791
3792         mutex_lock(&slab_mutex);
3793         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3794                 n = get_node(s, offline_node);
3795                 if (n) {
3796                         /*
3797                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3798                          * that is going down. We were unable to free them,
3799                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3800                          * callback. So, we must fail.
3801                          */
3802                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3803
3804                         s->node[offline_node] = NULL;
3805                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3806                 }
3807         }
3808         mutex_unlock(&slab_mutex);
3809 }
3810
3811 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3812 {
3813         struct kmem_cache_node *n;
3814         struct kmem_cache *s;
3815         struct memory_notify *marg = arg;
3816         int nid = marg->status_change_nid_normal;
3817         int ret = 0;
3818
3819         /*
3820          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3821          * already created. Nothing to do.
3822          */
3823         if (nid < 0)
3824                 return 0;
3825
3826         /*
3827          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3828          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3829          * online.
3830          */
3831         mutex_lock(&slab_mutex);
3832         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3833                 /*
3834                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3835                  *      since memory is not yet available from the node that
3836                  *      is brought up.
3837                  */
3838                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3839                 if (!n) {
3840                         ret = -ENOMEM;
3841                         goto out;
3842                 }
3843                 init_kmem_cache_node(n);
3844                 s->node[nid] = n;
3845         }
3846 out:
3847         mutex_unlock(&slab_mutex);
3848         return ret;
3849 }
3850
3851 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3852                                 unsigned long action, void *arg)
3853 {
3854         int ret = 0;
3855
3856         switch (action) {
3857         case MEM_GOING_ONLINE:
3858                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3859                 break;
3860         case MEM_GOING_OFFLINE:
3861                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3862                 break;
3863         case MEM_OFFLINE:
3864         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3865                 slab_mem_offline_callback(arg);
3866                 break;
3867         case MEM_ONLINE:
3868         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3869                 break;
3870         }
3871         if (ret)
3872                 ret = notifier_from_errno(ret);
3873         else
3874                 ret = NOTIFY_OK;
3875         return ret;
3876 }
3877
3878 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
3879         .notifier_call = slab_memory_callback,
3880         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
3881 };
3882
3883 /********************************************************************
3884  *                      Basic setup of slabs
3885  *******************************************************************/
3886
3887 /*
3888  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3889  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
3890  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
3891  */
3892
3893 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
3894 {
3895         int node;
3896         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3897         struct kmem_cache_node *n;
3898
3899         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
3900
3901         /*
3902          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
3903          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
3904          * IPIs around.
3905          */
3906         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
3907         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3908                 struct page *p;
3909
3910                 list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3911                         p->slab_cache = s;
3912
3913 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3914                 list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3915                         p->slab_cache = s;
3916 #endif
3917         }
3918         slab_init_memcg_params(s);
3919         list_add(&s->list, &slab_caches);
3920         return s;
3921 }
3922
3923 void __init kmem_cache_init(void)
3924 {
3925         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
3926                 boot_kmem_cache_node;
3927
3928         if (debug_guardpage_minorder())
3929                 slub_max_order = 0;
3930
3931         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
3932         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
3933
3934         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3935                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3936
3937         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
3938
3939         /* Able to allocate the per node structures */
3940         slab_state = PARTIAL;
3941
3942         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
3943                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
3944                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
3945                        SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3946
3947         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
3948
3949         /*
3950          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3951          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3952          * update any list pointers.
3953          */
3954         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
3955
3956         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3957         setup_kmalloc_cache_index_table();
3958         create_kmalloc_caches(0);
3959
3960 #ifdef CONFIG_SMP
3961         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3962 #endif
3963
3964         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d, CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3965                 cache_line_size(),
3966                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3967                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3968 }
3969
3970 void __init kmem_cache_init_late(void)
3971 {
3972 }
3973
3974 struct kmem_cache *
3975 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
3976                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3977 {
3978         struct kmem_cache *s, *c;
3979
3980         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3981         if (s) {
3982                 s->refcount++;
3983
3984                 /*
3985                  * Adjust the object sizes so that we clear
3986                  * the complete object on kzalloc.
3987                  */
3988                 s->object_size = max(s->object_size, (int)size);
3989                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3990
3991                 for_each_memcg_cache(c, s) {
3992                         c->object_size = s->object_size;
3993                         c->inuse = max_t(int, c->inuse,
3994                                          ALIGN(size, sizeof(void *)));
3995                 }
3996
3997                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3998                         s->refcount--;
3999                         s = NULL;
4000                 }
4001         }
4002
4003         return s;
4004 }
4005
4006 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
4007 {
4008         int err;
4009
4010         err = kmem_cache_open(s, flags);
4011         if (err)
4012                 return err;
4013
4014         /* Mutex is not taken during early boot */
4015         if (slab_state <= UP)
4016                 return 0;
4017
4018         memcg_propagate_slab_attrs(s);
4019         err = sysfs_slab_add(s);
4020         if (err)
4021                 kmem_cache_close(s);
4022
4023         return err;
4024 }
4025
4026 #ifdef CONFIG_SMP
4027 /*
4028  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
4029  * necessary.
4030  */
4031 static int slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
4032                 unsigned long action, void *hcpu)
4033 {
4034         long cpu = (long)hcpu;
4035         struct kmem_cache *s;
4036         unsigned long flags;
4037
4038         switch (action) {
4039         case CPU_UP_CANCELED:
4040         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
4041         case CPU_DEAD:
4042         case CPU_DEAD_FROZEN:
4043                 mutex_lock(&slab_mutex);
4044                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4045                         local_irq_save(flags);
4046                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
4047                         local_irq_restore(flags);
4048                 }
4049                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4050                 break;
4051         default:
4052                 break;
4053         }
4054         return NOTIFY_OK;
4055 }
4056
4057 static struct notifier_block slab_notifier = {
4058         .notifier_call = slab_cpuup_callback
4059 };
4060
4061 #endif
4062
4063 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4064 {
4065         struct kmem_cache *s;
4066         void *ret;
4067
4068         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4069                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4070
4071         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4072
4073         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4074                 return s;
4075
4076         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller);
4077
4078         /* Honor the call site pointer we received. */
4079         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4080
4081         return ret;
4082 }
4083
4084 #ifdef CONFIG_NUMA
4085 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4086                                         int node, unsigned long caller)
4087 {
4088         struct kmem_cache *s;
4089         void *ret;
4090
4091         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4092                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4093
4094                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4095                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4096                                    gfpflags, node);
4097
4098                 return ret;
4099         }
4100
4101         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4102
4103         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4104                 return s;
4105
4106         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller);
4107
4108         /* Honor the call site pointer we received. */
4109         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4110
4111         return ret;
4112 }
4113 #endif
4114
4115 #ifdef CONFIG_SYSFS
4116 static int count_inuse(struct page *page)
4117 {
4118         return page->inuse;
4119 }
4120
4121 static int count_total(struct page *page)
4122 {
4123         return page->objects;
4124 }
4125 #endif
4126
4127 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4128 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4129                                                 unsigned long *map)
4130 {
4131         void *p;
4132         void *addr = page_address(page);
4133
4134         if (!check_slab(s, page) ||
4135                         !on_freelist(s, page, NULL))
4136                 return 0;
4137
4138         /* Now we know that a valid freelist exists */
4139         bitmap_zero(map, page->objects);
4140
4141         get_map(s, page, map);
4142         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4143                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4144                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
4145                                 return 0;
4146         }
4147
4148         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4149                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4150                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_ACTIVE))
4151                                 return 0;
4152         return 1;
4153 }
4154
4155 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4156                                                 unsigned long *map)
4157 {
4158         slab_lock(page);
4159         validate_slab(s, page, map);
4160         slab_unlock(page);
4161 }
4162
4163 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4164                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
4165 {
4166         unsigned long count = 0;
4167         struct page *page;
4168         unsigned long flags;
4169
4170         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4171
4172         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
4173                 validate_slab_slab(s, page, map);
4174                 count++;
4175         }
4176         if (count != n->nr_partial)
4177                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4178                        s->name, count, n->nr_partial);
4179
4180         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4181                 goto out;
4182
4183         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
4184                 validate_slab_slab(s, page, map);
4185                 count++;
4186         }
4187         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4188                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4189                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4190
4191 out:
4192         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4193         return count;
4194 }
4195
4196 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4197 {
4198         int node;
4199         unsigned long count = 0;
4200         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4201                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4202         struct kmem_cache_node *n;
4203
4204         if (!map)
4205                 return -ENOMEM;
4206
4207         flush_all(s);
4208         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4209                 count += validate_slab_node(s, n, map);
4210         kfree(map);
4211         return count;
4212 }
4213 /*
4214  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4215  * and freed.
4216  */
4217
4218 struct location {
4219         unsigned long count;
4220         unsigned long addr;
4221         long long sum_time;
4222         long min_time;
4223         long max_time;
4224         long min_pid;
4225         long max_pid;
4226         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4227         nodemask_t nodes;
4228 };
4229
4230 struct loc_track {
4231         unsigned long max;
4232         unsigned long count;
4233         struct location *loc;
4234 };
4235
4236 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4237 {
4238         if (t->max)
4239                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4240                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4241 }
4242
4243 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4244 {
4245         struct location *l;
4246         int order;
4247
4248         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4249
4250         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4251         if (!l)
4252                 return 0;
4253
4254         if (t->count) {
4255                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4256                 free_loc_track(t);
4257         }
4258         t->max = max;
4259         t->loc = l;
4260         return 1;
4261 }
4262
4263 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4264                                 const struct track *track)
4265 {
4266         long start, end, pos;
4267         struct location *l;
4268         unsigned long caddr;
4269         unsigned long age = jiffies - track->when;
4270
4271         start = -1;
4272         end = t->count;
4273
4274         for ( ; ; ) {
4275                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4276
4277                 /*
4278                  * There is nothing at "end". If we end up there
4279                  * we need to add something to before end.
4280                  */
4281                 if (pos == end)
4282                         break;
4283
4284                 caddr = t->loc[pos].addr;
4285                 if (track->addr == caddr) {
4286
4287                         l = &t->loc[pos];
4288                         l->count++;
4289                         if (track->when) {
4290                                 l->sum_time += age;
4291                                 if (age < l->min_time)
4292                                         l->min_time = age;
4293                                 if (age > l->max_time)
4294                                         l->max_time = age;
4295
4296                                 if (track->pid < l->min_pid)
4297                                         l->min_pid = track->pid;
4298                                 if (track->pid > l->max_pid)
4299                                         l->max_pid = track->pid;
4300
4301                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4302                                                 to_cpumask(l->cpus));
4303                         }
4304                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4305                         return 1;
4306                 }
4307
4308                 if (track->addr < caddr)
4309                         end = pos;
4310                 else
4311                         start = pos;
4312         }
4313
4314         /*
4315          * Not found. Insert new tracking element.
4316          */
4317         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4318                 return 0;
4319
4320         l = t->loc + pos;
4321         if (pos < t->count)
4322                 memmove(l + 1, l,
4323                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4324         t->count++;
4325         l->count = 1;
4326         l->addr = track->addr;
4327         l->sum_time = age;
4328         l->min_time = age;
4329         l->max_time = age;
4330         l->min_pid = track->pid;
4331         l->max_pid = track->pid;
4332         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4333         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4334         nodes_clear(l->nodes);
4335         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4336         return 1;
4337 }
4338
4339 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4340                 struct page *page, enum track_item alloc,
4341                 unsigned long *map)
4342 {
4343         void *addr = page_address(page);
4344         void *p;
4345
4346         bitmap_zero(map, page->objects);
4347         get_map(s, page, map);
4348
4349         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4350                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4351                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4352 }
4353
4354 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4355                                         enum track_item alloc)
4356 {
4357         int len = 0;
4358         unsigned long i;
4359         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4360         int node;
4361         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4362                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4363         struct kmem_cache_node *n;
4364
4365         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4366                                      GFP_TEMPORARY)) {
4367                 kfree(map);
4368                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
4369         }
4370         /* Push back cpu slabs */
4371         flush_all(s);
4372
4373         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4374                 unsigned long flags;
4375                 struct page *page;
4376
4377                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4378                         continue;
4379
4380                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4381                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
4382                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4383                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
4384                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4385                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4386         }
4387
4388         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4389                 struct location *l = &t.loc[i];
4390
4391                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
4392                         break;
4393                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
4394
4395                 if (l->addr)
4396                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
4397                 else
4398                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
4399
4400                 if (l->sum_time != l->min_time) {
4401                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
4402                                 l->min_time,
4403                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
4404                                 l->max_time);
4405                 } else
4406                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
4407                                 l->min_time);
4408
4409                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4410                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
4411                                 l->min_pid, l->max_pid);
4412                 else
4413                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
4414                                 l->min_pid);
4415
4416                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4417                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
4418                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4419                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4420                                          " cpus=%*pbl",
4421                                          cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4422
4423                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
4424                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4425                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4426                                          " nodes=%*pbl",
4427                                          nodemask_pr_args(&l->nodes));
4428
4429                 len += sprintf(buf + len, "\n");
4430         }
4431
4432         free_loc_track(&t);
4433         kfree(map);
4434         if (!t.count)
4435                 len += sprintf(buf, "No data\n");
4436         return len;
4437 }
4438 #endif
4439
4440 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4441 static void __init resiliency_test(void)
4442 {
4443         u8 *p;
4444
4445         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4446
4447         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4448         pr_err("-----------------------\n");
4449         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4450
4451         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4452         p[16] = 0x12;
4453         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4454                p + 16);
4455
4456         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
4457
4458         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4459         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4460         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4461         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4462                p);
4463         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4464
4465         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
4466         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4467         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4468         *p = 0x56;
4469         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4470                p);
4471         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4472         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
4473
4474         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4475         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4476         kfree(p);
4477         *p = 0x78;
4478         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4479         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
4480
4481         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4482         kfree(p);
4483         p[50] = 0x9a;
4484         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4485         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
4486
4487         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4488         kfree(p);
4489         p[512] = 0xab;
4490         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4491         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
4492 }
4493 #else
4494 #ifdef CONFIG_SYSFS
4495 static void resiliency_test(void) {};
4496 #endif
4497 #endif
4498
4499 #ifdef CONFIG_SYSFS
4500 enum slab_stat_type {
4501         SL_ALL,                 /* All slabs */
4502         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4503         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4504         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4505         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4506 };
4507
4508 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4509 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4510 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4511 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4512 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4513
4514 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4515                             char *buf, unsigned long flags)
4516 {
4517         unsigned long total = 0;
4518         int node;
4519         int x;
4520         unsigned long *nodes;
4521
4522         nodes = kzalloc(sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
4523         if (!nodes)
4524                 return -ENOMEM;
4525
4526         if (flags & SO_CPU) {
4527                 int cpu;
4528
4529                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4530                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4531                                                                cpu);
4532                         int node;
4533                         struct page *page;
4534
4535                         page = READ_ONCE(c->page);
4536                         if (!page)
4537                                 continue;
4538
4539                         node = page_to_nid(page);
4540                         if (flags & SO_TOTAL)
4541                                 x = page->objects;
4542                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4543                                 x = page->inuse;
4544                         else
4545                                 x = 1;
4546
4547                         total += x;
4548                         nodes[node] += x;
4549
4550                         page = READ_ONCE(c->partial);
4551                         if (page) {
4552                                 node = page_to_nid(page);
4553                                 if (flags & SO_TOTAL)
4554                                         WARN_ON_ONCE(1);
4555                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4556                                         WARN_ON_ONCE(1);
4557                                 else
4558                                         x = page->pages;
4559                                 total += x;
4560                                 nodes[node] += x;
4561                         }
4562                 }
4563         }
4564
4565         get_online_mems();
4566 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4567         if (flags & SO_ALL) {
4568                 struct kmem_cache_node *n;
4569
4570                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4571
4572                         if (flags & SO_TOTAL)
4573                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4574                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4575                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4576                                         count_partial(n, count_free);
4577                         else
4578                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4579                         total += x;
4580                         nodes[node] += x;
4581                 }
4582
4583         } else
4584 #endif
4585         if (flags & SO_PARTIAL) {
4586                 struct kmem_cache_node *n;
4587
4588                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4589                         if (flags & SO_TOTAL)
4590                                 x = count_partial(n, count_total);
4591                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4592                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4593                         else
4594                                 x = n->nr_partial;
4595                         total += x;
4596                         nodes[node] += x;
4597                 }
4598         }
4599         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4600 #ifdef CONFIG_NUMA
4601         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++)
4602                 if (nodes[node])
4603                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4604                                         node, nodes[node]);
4605 #endif
4606         put_online_mems();
4607         kfree(nodes);
4608         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4609 }
4610
4611 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4612 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4613 {
4614         int node;
4615         struct kmem_cache_node *n;
4616
4617         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4618                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4619                         return 1;
4620
4621         return 0;
4622 }
4623 #endif
4624
4625 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4626 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
4627
4628 struct slab_attribute {
4629         struct attribute attr;
4630         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4631         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4632 };
4633
4634 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4635         static struct slab_attribute _name##_attr = \
4636         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
4637
4638 #define SLAB_ATTR(_name) \
4639         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4640         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
4641
4642 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4643 {
4644         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4645 }
4646 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4647
4648 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4649 {
4650         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4651 }
4652 SLAB_ATTR_RO(align);
4653
4654 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4655 {
4656         return sprintf(buf, "%d\n", s->object_size);
4657 }
4658 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4659
4660 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4661 {
4662         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4663 }
4664 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4665
4666 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4667                                 const char *buf, size_t length)
4668 {
4669         unsigned long order;
4670         int err;
4671
4672         err = kstrtoul(buf, 10, &order);
4673         if (err)
4674                 return err;
4675
4676         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4677                 return -EINVAL;
4678
4679         calculate_sizes(s, order);
4680         return length;
4681 }
4682
4683 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4684 {
4685         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4686 }
4687 SLAB_ATTR(order);
4688
4689 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4690 {
4691         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4692 }
4693
4694 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4695                                  size_t length)
4696 {
4697         unsigned long min;
4698         int err;
4699
4700         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
4701         if (err)
4702                 return err;
4703
4704         set_min_partial(s, min);
4705         return length;
4706 }
4707 SLAB_ATTR(min_partial);
4708
4709 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4710 {
4711         return sprintf(buf, "%u\n", s->cpu_partial);
4712 }
4713
4714 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4715                                  size_t length)
4716 {
4717         unsigned long objects;
4718         int err;
4719
4720         err = kstrtoul(buf, 10, &objects);
4721         if (err)
4722                 return err;
4723         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4724                 return -EINVAL;
4725
4726         s->cpu_partial = objects;
4727         flush_all(s);
4728         return length;
4729 }
4730 SLAB_ATTR(cpu_partial);
4731
4732 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4733 {
4734         if (!s->ctor)
4735                 return 0;
4736         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4737 }
4738 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4739
4740 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4741 {
4742         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
4743 }
4744 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4745
4746 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4747 {
4748         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4749 }
4750 SLAB_ATTR_RO(partial);
4751
4752 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4753 {
4754         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4755 }
4756 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4757
4758 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4759 {
4760         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4761 }
4762 SLAB_ATTR_RO(objects);
4763
4764 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4765 {
4766         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4767 }
4768 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4769
4770 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4771 {
4772         int objects = 0;
4773         int pages = 0;
4774         int cpu;
4775         int len;
4776
4777         for_each_online_cpu(cpu) {
4778                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->partial;
4779
4780                 if (page) {
4781                         pages += page->pages;
4782                         objects += page->pobjects;
4783                 }
4784         }
4785
4786         len = sprintf(buf, "%d(%d)", objects, pages);
4787
4788 #ifdef CONFIG_SMP
4789         for_each_online_cpu(cpu) {
4790                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu) ->partial;
4791
4792                 if (page && len < PAGE_SIZE - 20)
4793                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%d(%d)", cpu,
4794                                 page->pobjects, page->pages);
4795         }
4796 #endif
4797         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4798 }
4799 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
4800
4801 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4802 {
4803         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4804 }
4805
4806 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4807                                 const char *buf, size_t length)
4808 {
4809         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4810         if (buf[0] == '1')
4811                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4812         return length;
4813 }
4814 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4815
4816 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4817 {
4818         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4819 }
4820 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4821
4822 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4823 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4824 {
4825         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4826 }
4827 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4828 #endif
4829
4830 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4831 {
4832         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4833 }
4834 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4835
4836 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4837 {
4838         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4839 }
4840 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4841
4842 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4843 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4844 {
4845         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4846 }
4847 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4848
4849 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4850 {
4851         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4852 }
4853 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4854
4855 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4856 {
4857         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4858 }
4859
4860 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4861                                 const char *buf, size_t length)
4862 {
4863         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4864         if (buf[0] == '1') {
4865                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4866                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4867         }
4868         return length;
4869 }
4870 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4871
4872 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4873 {
4874         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4875 }
4876
4877 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4878                                                         size_t length)
4879 {
4880         /*
4881          * Tracing a merged cache is going to give confusing results
4882          * as well as cause other issues like converting a mergeable
4883          * cache into an umergeable one.
4884          */
4885         if (s->refcount > 1)
4886                 return -EINVAL;
4887
4888         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4889         if (buf[0] == '1') {
4890                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4891                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4892         }
4893         return length;
4894 }
4895 SLAB_ATTR(trace);
4896
4897 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4898 {
4899         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4900 }
4901
4902 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4903                                 const char *buf, size_t length)
4904 {
4905         if (any_slab_objects(s))
4906                 return -EBUSY;
4907
4908         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4909         if (buf[0] == '1') {
4910                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4911                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4912         }
4913         calculate_sizes(s, -1);
4914         return length;
4915 }
4916 SLAB_ATTR(red_zone);
4917
4918 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4919 {
4920         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4921 }
4922
4923 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4924                                 const char *buf, size_t length)
4925 {
4926         if (any_slab_objects(s))
4927                 return -EBUSY;
4928
4929         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4930         if (buf[0] == '1') {
4931                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4932                 s->flags |= SLAB_POISON;
4933         }
4934         calculate_sizes(s, -1);
4935         return length;
4936 }
4937 SLAB_ATTR(poison);
4938
4939 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4940 {
4941         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4942 }
4943
4944 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4945                                 const char *buf, size_t length)
4946 {
4947         if (any_slab_objects(s))
4948                 return -EBUSY;
4949
4950         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4951         if (buf[0] == '1') {
4952                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4953                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4954         }
4955         calculate_sizes(s, -1);
4956         return length;
4957 }
4958 SLAB_ATTR(store_user);
4959
4960 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4961 {
4962         return 0;
4963 }
4964
4965 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4966                         const char *buf, size_t length)
4967 {
4968         int ret = -EINVAL;
4969
4970         if (buf[0] == '1') {
4971                 ret = validate_slab_cache(s);
4972                 if (ret >= 0)
4973                         ret = length;
4974         }
4975         return ret;
4976 }
4977 SLAB_ATTR(validate);
4978
4979 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4980 {
4981         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4982                 return -ENOSYS;
4983         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4984 }
4985 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4986
4987 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4988 {
4989         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4990                 return -ENOSYS;
4991         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4992 }
4993 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4994 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4995
4996 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4997 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4998 {
4999         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5000 }
5001
5002 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5003                                                         size_t length)
5004 {
5005         if (s->refcount > 1)
5006                 return -EINVAL;
5007
5008         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
5009         if (buf[0] == '1')
5010                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
5011         return length;
5012 }
5013 SLAB_ATTR(failslab);
5014 #endif
5015
5016 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5017 {
5018         return 0;
5019 }
5020
5021 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5022                         const char *buf, size_t length)
5023 {
5024         if (buf[0] == '1')
5025                 kmem_cache_shrink(s);
5026         else
5027                 return -EINVAL;
5028         return length;
5029 }
5030 SLAB_ATTR(shrink);
5031
5032 #ifdef CONFIG_NUMA
5033 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5034 {
5035         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5036 }
5037
5038 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5039                                 const char *buf, size_t length)
5040 {
5041         unsigned long ratio;
5042         int err;
5043
5044         err = kstrtoul(buf, 10, &ratio);
5045         if (err)
5046                 return err;
5047
5048         if (ratio <= 100)
5049                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5050
5051         return length;
5052 }
5053 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5054 #endif
5055
5056 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5057 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5058 {
5059         unsigned long sum  = 0;
5060         int cpu;
5061         int len;
5062         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
5063
5064         if (!data)
5065                 return -ENOMEM;
5066
5067         for_each_online_cpu(cpu) {
5068                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5069
5070                 data[cpu] = x;
5071                 sum += x;
5072         }
5073
5074         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
5075
5076 #ifdef CONFIG_SMP
5077         for_each_online_cpu(cpu) {
5078                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
5079                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
5080         }
5081 #endif
5082         kfree(data);
5083         return len + sprintf(buf + len, "\n");
5084 }
5085
5086 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5087 {
5088         int cpu;
5089
5090         for_each_online_cpu(cpu)
5091                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5092 }
5093
5094 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5095 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5096 {                                                               \
5097         return show_stat(s, buf, si);                           \
5098 }                                                               \
5099 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5100                                 const char *buf, size_t length) \
5101 {                                                               \
5102         if (buf[0] != '0')                                      \
5103                 return -EINVAL;                                 \
5104         clear_stat(s, si);                                      \
5105         return length;                                          \
5106 }                                                               \
5107 SLAB_ATTR(text);                                                \
5108
5109 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5110 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5111 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5112 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5113 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5114 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5115 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5116 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5117 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5118 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5119 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5120 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5121 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5122 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5123 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5124 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5125 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5126 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5127 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5128 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5129 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5130 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5131 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5132 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5133 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5134 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5135 #endif
5136
5137 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5138         &slab_size_attr.attr,
5139         &object_size_attr.attr,
5140         &objs_per_slab_attr.attr,
5141         &order_attr.attr,
5142         &min_partial_attr.attr,
5143         &cpu_partial_attr.attr,
5144         &objects_attr.attr,
5145         &objects_partial_attr.attr,
5146         &partial_attr.attr,
5147         &cpu_slabs_attr.attr,
5148         &ctor_attr.attr,
5149         &aliases_attr.attr,
5150         &align_attr.attr,
5151         &hwcache_align_attr.attr,
5152         &reclaim_account_attr.attr,
5153         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5154         &shrink_attr.attr,
5155         &reserved_attr.attr,
5156         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5157 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5158         &total_objects_attr.attr,
5159         &slabs_attr.attr,
5160         &sanity_checks_attr.attr,
5161         &trace_attr.attr,
5162         &red_zone_attr.attr,
5163         &poison_attr.attr,
5164         &store_user_attr.attr,
5165         &validate_attr.attr,
5166         &alloc_calls_attr.attr,
5167         &free_calls_attr.attr,
5168 #endif
5169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5170         &cache_dma_attr.attr,
5171 #endif
5172 #ifdef CONFIG_NUMA
5173         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5174 #endif
5175 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5176         &alloc_fastpath_attr.attr,
5177         &alloc_slowpath_attr.attr,
5178         &free_fastpath_attr.attr,
5179         &free_slowpath_attr.attr,
5180         &free_frozen_attr.attr,
5181         &free_add_partial_attr.attr,
5182         &free_remove_partial_attr.attr,
5183         &alloc_from_partial_attr.attr,
5184         &alloc_slab_attr.attr,
5185         &alloc_refill_attr.attr,
5186         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5187         &free_slab_attr.attr,
5188         &cpuslab_flush_attr.attr,
5189         &deactivate_full_attr.attr,
5190         &deactivate_empty_attr.attr,
5191         &deactivate_to_head_attr.attr,
5192         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5193         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5194         &deactivate_bypass_attr.attr,
5195         &order_fallback_attr.attr,
5196         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5197         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5198         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5199         &cpu_partial_free_attr.attr,
5200         &cpu_partial_node_attr.attr,
5201         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5202 #endif
5203 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5204         &failslab_attr.attr,
5205 #endif
5206
5207         NULL
5208 };
5209
5210 static struct attribute_group slab_attr_group = {
5211         .attrs = slab_attrs,
5212 };
5213
5214 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5215                                 struct attribute *attr,
5216                                 char *buf)
5217 {
5218         struct slab_attribute *attribute;
5219         struct kmem_cache *s;
5220         int err;
5221
5222         attribute = to_slab_attr(attr);
5223         s = to_slab(kobj);
5224
5225         if (!attribute->show)
5226                 return -EIO;
5227
5228         err = attribute->show(s, buf);
5229
5230         return err;
5231 }
5232
5233 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5234                                 struct attribute *attr,
5235                                 const char *buf, size_t len)
5236 {
5237         struct slab_attribute *attribute;
5238         struct kmem_cache *s;
5239         int err;
5240
5241         attribute = to_slab_attr(attr);
5242         s = to_slab(kobj);
5243
5244         if (!attribute->store)
5245                 return -EIO;
5246
5247         err = attribute->store(s, buf, len);
5248 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5249         if (slab_state >= FULL && err >= 0 && is_root_cache(s)) {
5250                 struct kmem_cache *c;
5251
5252                 mutex_lock(&slab_mutex);
5253                 if (s->max_attr_size < len)
5254                         s->max_attr_size = len;
5255
5256                 /*
5257                  * This is a best effort propagation, so this function's return
5258                  * value will be determined by the parent cache only. This is
5259                  * basically because not all attributes will have a well
5260                  * defined semantics for rollbacks - most of the actions will
5261                  * have permanent effects.
5262                  *
5263                  * Returning the error value of any of the children that fail
5264                  * is not 100 % defined, in the sense that users seeing the
5265                  * error code won't be able to know anything about the state of
5266                  * the cache.
5267                  *
5268                  * Only returning the error code for the parent cache at least
5269                  * has well defined semantics. The cache being written to
5270                  * directly either failed or succeeded, in which case we loop
5271                  * through the descendants with best-effort propagation.
5272                  */
5273                 for_each_memcg_cache(c, s)
5274                         attribute->store(c, buf, len);
5275                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5276         }
5277 #endif
5278         return err;
5279 }
5280
5281 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s)
5282 {
5283 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5284         int i;
5285         char *buffer = NULL;
5286         struct kmem_cache *root_cache;
5287
5288         if (is_root_cache(s))
5289                 return;
5290
5291         root_cache = s->memcg_params.root_cache;
5292
5293         /*
5294          * This mean this cache had no attribute written. Therefore, no point
5295          * in copying default values around
5296          */
5297         if (!root_cache->max_attr_size)
5298                 return;
5299
5300         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(slab_attrs); i++) {
5301                 char mbuf[64];
5302                 char *buf;
5303                 struct slab_attribute *attr = to_slab_attr(slab_attrs[i]);
5304
5305                 if (!attr || !attr->store || !attr->show)
5306                         continue;
5307
5308                 /*
5309                  * It is really bad that we have to allocate here, so we will
5310                  * do it only as a fallback. If we actually allocate, though,
5311                  * we can just use the allocated buffer until the end.
5312                  *
5313                  * Most of the slub attributes will tend to be very small in
5314                  * size, but sysfs allows buffers up to a page, so they can
5315                  * theoretically happen.
5316                  */
5317                 if (buffer)
5318                         buf = buffer;
5319                 else if (root_cache->max_attr_size < ARRAY_SIZE(mbuf))
5320                         buf = mbuf;
5321                 else {
5322                         buffer = (char *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
5323                         if (WARN_ON(!buffer))
5324                                 continue;
5325                         buf = buffer;
5326                 }
5327
5328                 attr->show(root_cache, buf);
5329                 attr->store(s, buf, strlen(buf));
5330         }
5331
5332         if (buffer)
5333                 free_page((unsigned long)buffer);
5334 #endif
5335 }
5336
5337 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5338 {
5339         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5340 }
5341
5342 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5343         .show = slab_attr_show,
5344         .store = slab_attr_store,
5345 };
5346
5347 static struct kobj_type slab_ktype = {
5348         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5349         .release = kmem_cache_release,
5350 };
5351
5352 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
5353 {
5354         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
5355
5356         if (ktype == &slab_ktype)
5357                 return 1;
5358         return 0;
5359 }
5360
5361 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
5362         .filter = uevent_filter,
5363 };
5364
5365 static struct kset *slab_kset;
5366
5367 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5368 {
5369 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5370         if (!is_root_cache(s))
5371                 return s->memcg_params.root_cache->memcg_kset;
5372 #endif
5373         return slab_kset;
5374 }
5375
5376 #define ID_STR_LENGTH 64
5377
5378 /* Create a unique string id for a slab cache:
5379  *
5380  * Format       :[flags-]size
5381  */
5382 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5383 {
5384         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5385         char *p = name;
5386
5387         BUG_ON(!name);
5388
5389         *p++ = ':';
5390         /*
5391          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5392          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5393          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5394          * are matched during merging to guarantee that the id is
5395          * unique.
5396          */
5397         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5398                 *p++ = 'd';
5399         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5400                 *p++ = 'a';
5401         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
5402                 *p++ = 'F';
5403         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
5404                 *p++ = 't';
5405         if (p != name + 1)
5406                 *p++ = '-';
5407         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
5408
5409         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5410         return name;
5411 }
5412
5413 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5414 {
5415         int err;
5416         const char *name;
5417         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5418
5419         if (unmergeable) {
5420                 /*
5421                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5422                  * This is typically the case for debug situations. In that
5423                  * case we can catch duplicate names easily.
5424                  */
5425                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5426                 name = s->name;
5427         } else {
5428                 /*
5429                  * Create a unique name for the slab as a target
5430                  * for the symlinks.
5431                  */
5432                 name = create_unique_id(s);
5433         }
5434
5435         s->kobj.kset = cache_kset(s);
5436         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5437         if (err)
5438                 goto out;
5439
5440         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5441         if (err)
5442                 goto out_del_kobj;
5443
5444 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5445         if (is_root_cache(s)) {
5446                 s->memcg_kset = kset_create_and_add("cgroup", NULL, &s->kobj);
5447                 if (!s->memcg_kset) {
5448                         err = -ENOMEM;
5449                         goto out_del_kobj;
5450                 }
5451         }
5452 #endif
5453
5454         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
5455         if (!unmergeable) {
5456                 /* Setup first alias */
5457                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5458         }
5459 out:
5460         if (!unmergeable)
5461                 kfree(name);
5462         return err;
5463 out_del_kobj:
5464         kobject_del(&s->kobj);
5465         goto out;
5466 }
5467
5468 void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
5469 {
5470         if (slab_state < FULL)
5471                 /*
5472                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
5473                  * cache from sysfs.
5474                  */
5475                 return;
5476
5477 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5478         kset_unregister(s->memcg_kset);
5479 #endif
5480         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
5481         kobject_del(&s->kobj);
5482         kobject_put(&s->kobj);
5483 }
5484
5485 /*
5486  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5487  * available lest we lose that information.
5488  */
5489 struct saved_alias {
5490         struct kmem_cache *s;
5491         const char *name;
5492         struct saved_alias *next;
5493 };
5494
5495 static struct saved_alias *alias_list;
5496
5497 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5498 {
5499         struct saved_alias *al;
5500
5501         if (slab_state == FULL) {
5502                 /*
5503                  * If we have a leftover link then remove it.
5504                  */
5505                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5506                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5507         }
5508
5509         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5510         if (!al)
5511                 return -ENOMEM;
5512
5513         al->s = s;
5514         al->name = name;
5515         al->next = alias_list;
5516         alias_list = al;
5517         return 0;
5518 }
5519
5520 static int __init slab_sysfs_init(void)
5521 {
5522         struct kmem_cache *s;
5523         int err;
5524
5525         mutex_lock(&slab_mutex);
5526
5527         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
5528         if (!slab_kset) {
5529                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5530                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5531                 return -ENOSYS;
5532         }
5533
5534         slab_state = FULL;
5535
5536         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5537                 err = sysfs_slab_add(s);
5538                 if (err)
5539                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5540                                s->name);
5541         }
5542
5543         while (alias_list) {
5544                 struct saved_alias *al = alias_list;
5545
5546                 alias_list = alias_list->next;
5547                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5548                 if (err)
5549                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5550                                al->name);
5551                 kfree(al);
5552         }
5553
5554         mutex_unlock(&slab_mutex);
5555         resiliency_test();
5556         return 0;
5557 }
5558
5559 __initcall(slab_sysfs_init);
5560 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5561
5562 /*
5563  * The /proc/slabinfo ABI
5564  */
5565 #ifdef CONFIG_SLABINFO
5566 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5567 {
5568         unsigned long nr_slabs = 0;
5569         unsigned long nr_objs = 0;
5570         unsigned long nr_free = 0;
5571         int node;
5572         struct kmem_cache_node *n;
5573
5574         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5575                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5576                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5577                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5578         }
5579
5580         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5581         sinfo->num_objs = nr_objs;
5582         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5583         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5584         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5585         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5586 }
5587
5588 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5589 {
5590 }
5591
5592 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5593                        size_t count, loff_t *ppos)
5594 {
5595         return -EIO;
5596 }
5597 #endif /* CONFIG_SLABINFO */