GNU Linux-libre 5.15.54-gnu
[releases.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/kfence.h>
32 #include <linux/memory.h>
33 #include <linux/math64.h>
34 #include <linux/fault-inject.h>
35 #include <linux/stacktrace.h>
36 #include <linux/prefetch.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/random.h>
39 #include <kunit/test.h>
40
41 #include <linux/debugfs.h>
42 #include <trace/events/kmem.h>
43
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * Lock order:
48  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
49  *   2. node->list_lock (Spinlock)
50  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
51  *   4. slab_lock(page) (Only on some arches or for debugging)
52  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
53  *
54  *   slab_mutex
55  *
56  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
57  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
58  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
59  *
60  *   slab_lock
61  *
62  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
63  *   spinlock.
64  *
65  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
66  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects:
67  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
68  *      B. page->inuse          -> Number of objects in use
69  *      C. page->objects        -> Number of objects in page
70  *      D. page->frozen         -> frozen state
71  *
72  *   Frozen slabs
73  *
74  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
75  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
76  *   slab is the one who can perform list operations on the page. Other
77  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
78  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
79  *   page's freelist.
80  *
81  *   list_lock
82  *
83  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
84  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
85  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
86  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
87  *   modified without taking the list lock).
88  *
89  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
90  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
91  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
92  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
93  *   the list lock.
94  *
95  *   cpu_slab->lock local lock
96  *
97  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
98  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
99  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
100  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
101  *   On PREEMPT_RT, the local lock does not actually disable irqs (and thus
102  *   prevent the lockless operations), so fastpath operations also need to take
103  *   the lock and are no longer lockless.
104  *
105  *   lockless fastpaths
106  *
107  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
108  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
109  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
110  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
111  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
112  *   another cpu.
113  *
114  *   irq, preemption, migration considerations
115  *
116  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
117  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
118  *   to use in the context of an irq.
119  *
120  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
121  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
122  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
123  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
124  *
125  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
126  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
127  *
128  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
129  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
130  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
131  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
132  * cannot scan all objects.
133  *
134  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
135  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
136  * fast frees and allocs.
137  *
138  * page->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
139  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
140  *                      such as satisfying allocations for a specific
141  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
142  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
143  *                      list operations. It is up to the processor holding
144  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
145  *                      when the slab is no longer needed.
146  *
147  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
148  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
149  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
150  *                      freelist that allows lockless access to
151  *                      free objects in addition to the regular freelist
152  *                      that requires the slab lock.
153  *
154  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
155  *                      options set. This moves slab handling out of
156  *                      the fast path and disables lockless freelists.
157  */
158
159 /*
160  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
161  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
162  */
163 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
164 #define slub_get_cpu_ptr(var)   get_cpu_ptr(var)
165 #define slub_put_cpu_ptr(var)   put_cpu_ptr(var)
166 #else
167 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
168 ({                                      \
169         migrate_disable();              \
170         this_cpu_ptr(var);              \
171 })
172 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
173 do {                                    \
174         (void)(var);                    \
175         migrate_enable();               \
176 } while (0)
177 #endif
178
179 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
180 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
181 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
182 #else
183 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
184 #endif
185 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
186
187 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
188 {
189         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
190 }
191
192 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
193 {
194         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
195                 p += s->red_left_pad;
196
197         return p;
198 }
199
200 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
201 {
202 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
203         return !kmem_cache_debug(s);
204 #else
205         return false;
206 #endif
207 }
208
209 /*
210  * Issues still to be resolved:
211  *
212  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
213  *
214  * - Variable sizing of the per node arrays
215  */
216
217 /* Enable to log cmpxchg failures */
218 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
219
220 /*
221  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
222  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
223  */
224 #define MIN_PARTIAL 5
225
226 /*
227  * Maximum number of desirable partial slabs.
228  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
229  * sort the partial list by the number of objects in use.
230  */
231 #define MAX_PARTIAL 10
232
233 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
234                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
235
236 /*
237  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
238  * issues when checking or reading debug information
239  */
240 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
241                                 SLAB_TRACE)
242
243
244 /*
245  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
246  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
247  * metadata.
248  */
249 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
250
251 #define OO_SHIFT        16
252 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
253 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
254
255 /* Internal SLUB flags */
256 /* Poison object */
257 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
258 /* Use cmpxchg_double */
259 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
260
261 /*
262  * Tracking user of a slab.
263  */
264 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
265 struct track {
266         unsigned long addr;     /* Called from address */
267 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
268         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
269 #endif
270         int cpu;                /* Was running on cpu */
271         int pid;                /* Pid context */
272         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
273 };
274
275 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
276
277 #ifdef CONFIG_SYSFS
278 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
279 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
280 #else
281 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
282 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
283                                                         { return 0; }
284 #endif
285
286 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
287 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
288 #else
289 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
290 #endif
291
292 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
293 {
294 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
295         /*
296          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
297          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
298          */
299         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
300 #endif
301 }
302
303 /*
304  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
305  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
306  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
307  * Protected by slab_mutex.
308  */
309 static nodemask_t slab_nodes;
310
311 /********************************************************************
312  *                      Core slab cache functions
313  *******************************************************************/
314
315 /*
316  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
317  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
318  * random number.
319  */
320 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
321                                  unsigned long ptr_addr)
322 {
323 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
324         /*
325          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
326          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
327          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
328          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
329          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
330          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
331          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
332          * freepointer to be restored incorrectly.
333          */
334         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
335                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
336 #else
337         return ptr;
338 #endif
339 }
340
341 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
342 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
343                                          void *ptr_addr)
344 {
345         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
346                             (unsigned long)ptr_addr);
347 }
348
349 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
350 {
351         object = kasan_reset_tag(object);
352         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
353 }
354
355 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
356 {
357         prefetch(object + s->offset);
358 }
359
360 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
361 {
362         unsigned long freepointer_addr;
363         void *p;
364
365         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
366                 return get_freepointer(s, object);
367
368         object = kasan_reset_tag(object);
369         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
370         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
371         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
372 }
373
374 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
375 {
376         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
377
378 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
379         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
380 #endif
381
382         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
383         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
384 }
385
386 /* Loop over all objects in a slab */
387 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
388         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
389                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
390                 __p += (__s)->size)
391
392 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
393 {
394         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
395 }
396
397 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
398                 unsigned int size)
399 {
400         struct kmem_cache_order_objects x = {
401                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
402         };
403
404         return x;
405 }
406
407 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
408 {
409         return x.x >> OO_SHIFT;
410 }
411
412 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
413 {
414         return x.x & OO_MASK;
415 }
416
417 /*
418  * Per slab locking using the pagelock
419  */
420 static __always_inline void __slab_lock(struct page *page)
421 {
422         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
423         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
424 }
425
426 static __always_inline void __slab_unlock(struct page *page)
427 {
428         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
429         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
430 }
431
432 static __always_inline void slab_lock(struct page *page, unsigned long *flags)
433 {
434         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
435                 local_irq_save(*flags);
436         __slab_lock(page);
437 }
438
439 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page, unsigned long *flags)
440 {
441         __slab_unlock(page);
442         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
443                 local_irq_restore(*flags);
444 }
445
446 /*
447  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
448  * by an _irqsave() lock variant. Except on PREEMPT_RT where locks are different
449  * so we disable interrupts as part of slab_[un]lock().
450  */
451 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
452                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
453                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
454                 const char *n)
455 {
456         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
457                 lockdep_assert_irqs_disabled();
458 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
459     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
460         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
461                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
462                                    freelist_old, counters_old,
463                                    freelist_new, counters_new))
464                         return true;
465         } else
466 #endif
467         {
468                 /* init to 0 to prevent spurious warnings */
469                 unsigned long flags = 0;
470
471                 slab_lock(page, &flags);
472                 if (page->freelist == freelist_old &&
473                                         page->counters == counters_old) {
474                         page->freelist = freelist_new;
475                         page->counters = counters_new;
476                         slab_unlock(page, &flags);
477                         return true;
478                 }
479                 slab_unlock(page, &flags);
480         }
481
482         cpu_relax();
483         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
484
485 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
486         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
487 #endif
488
489         return false;
490 }
491
492 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
493                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
494                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
495                 const char *n)
496 {
497 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
498     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
499         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
500                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
501                                    freelist_old, counters_old,
502                                    freelist_new, counters_new))
503                         return true;
504         } else
505 #endif
506         {
507                 unsigned long flags;
508
509                 local_irq_save(flags);
510                 __slab_lock(page);
511                 if (page->freelist == freelist_old &&
512                                         page->counters == counters_old) {
513                         page->freelist = freelist_new;
514                         page->counters = counters_new;
515                         __slab_unlock(page);
516                         local_irq_restore(flags);
517                         return true;
518                 }
519                 __slab_unlock(page);
520                 local_irq_restore(flags);
521         }
522
523         cpu_relax();
524         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
525
526 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
527         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
528 #endif
529
530         return false;
531 }
532
533 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
534 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
535 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(object_map_lock);
536
537 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
538                        struct page *page)
539 {
540         void *addr = page_address(page);
541         void *p;
542
543         bitmap_zero(obj_map, page->objects);
544
545         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
546                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
547 }
548
549 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
550 static bool slab_add_kunit_errors(void)
551 {
552         struct kunit_resource *resource;
553
554         if (likely(!current->kunit_test))
555                 return false;
556
557         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
558         if (!resource)
559                 return false;
560
561         (*(int *)resource->data)++;
562         kunit_put_resource(resource);
563         return true;
564 }
565 #else
566 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
567 #endif
568
569 /*
570  * Determine a map of object in use on a page.
571  *
572  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
573  * not vanish from under us.
574  */
575 static unsigned long *get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page)
576         __acquires(&object_map_lock)
577 {
578         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
579
580         raw_spin_lock(&object_map_lock);
581
582         __fill_map(object_map, s, page);
583
584         return object_map;
585 }
586
587 static void put_map(unsigned long *map) __releases(&object_map_lock)
588 {
589         VM_BUG_ON(map != object_map);
590         raw_spin_unlock(&object_map_lock);
591 }
592
593 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
594 {
595         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
596                 return s->size - s->red_left_pad;
597
598         return s->size;
599 }
600
601 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
602 {
603         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
604                 p -= s->red_left_pad;
605
606         return p;
607 }
608
609 /*
610  * Debug settings:
611  */
612 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
613 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
614 #else
615 static slab_flags_t slub_debug;
616 #endif
617
618 static char *slub_debug_string;
619 static int disable_higher_order_debug;
620
621 /*
622  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
623  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
624  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
625  * to tell kasan that these accesses are OK.
626  */
627 static inline void metadata_access_enable(void)
628 {
629         kasan_disable_current();
630 }
631
632 static inline void metadata_access_disable(void)
633 {
634         kasan_enable_current();
635 }
636
637 /*
638  * Object debugging
639  */
640
641 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
642 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
643                                 struct page *page, void *object)
644 {
645         void *base;
646
647         if (!object)
648                 return 1;
649
650         base = page_address(page);
651         object = kasan_reset_tag(object);
652         object = restore_red_left(s, object);
653         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
654                 (object - base) % s->size) {
655                 return 0;
656         }
657
658         return 1;
659 }
660
661 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
662                           unsigned int length)
663 {
664         metadata_access_enable();
665         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
666                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
667         metadata_access_disable();
668 }
669
670 /*
671  * See comment in calculate_sizes().
672  */
673 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
674 {
675         return s->offset >= s->inuse;
676 }
677
678 /*
679  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
680  * not overlapping with object.
681  */
682 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
683 {
684         if (freeptr_outside_object(s))
685                 return s->inuse + sizeof(void *);
686         else
687                 return s->inuse;
688 }
689
690 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
691         enum track_item alloc)
692 {
693         struct track *p;
694
695         p = object + get_info_end(s);
696
697         return kasan_reset_tag(p + alloc);
698 }
699
700 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
701                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
702 {
703         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
704
705         if (addr) {
706 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
707                 unsigned int nr_entries;
708
709                 metadata_access_enable();
710                 nr_entries = stack_trace_save(kasan_reset_tag(p->addrs),
711                                               TRACK_ADDRS_COUNT, 3);
712                 metadata_access_disable();
713
714                 if (nr_entries < TRACK_ADDRS_COUNT)
715                         p->addrs[nr_entries] = 0;
716 #endif
717                 p->addr = addr;
718                 p->cpu = smp_processor_id();
719                 p->pid = current->pid;
720                 p->when = jiffies;
721         } else {
722                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
723         }
724 }
725
726 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
727 {
728         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
729                 return;
730
731         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
732         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
733 }
734
735 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
736 {
737         if (!t->addr)
738                 return;
739
740         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
741                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
742 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
743         {
744                 int i;
745                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
746                         if (t->addrs[i])
747                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
748                         else
749                                 break;
750         }
751 #endif
752 }
753
754 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
755 {
756         unsigned long pr_time = jiffies;
757         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
758                 return;
759
760         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
761         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
762 }
763
764 static void print_page_info(struct page *page)
765 {
766         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%#lx(%pGp)\n",
767                page, page->objects, page->inuse, page->freelist,
768                page->flags, &page->flags);
769
770 }
771
772 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
773 {
774         struct va_format vaf;
775         va_list args;
776
777         va_start(args, fmt);
778         vaf.fmt = fmt;
779         vaf.va = &args;
780         pr_err("=============================================================================\n");
781         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
782         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
783         va_end(args);
784 }
785
786 __printf(2, 3)
787 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
788 {
789         struct va_format vaf;
790         va_list args;
791
792         if (slab_add_kunit_errors())
793                 return;
794
795         va_start(args, fmt);
796         vaf.fmt = fmt;
797         vaf.va = &args;
798         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
799         va_end(args);
800 }
801
802 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
803                                void **freelist, void *nextfree)
804 {
805         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
806             !check_valid_pointer(s, page, nextfree) && freelist) {
807                 object_err(s, page, *freelist, "Freechain corrupt");
808                 *freelist = NULL;
809                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
810                 return true;
811         }
812
813         return false;
814 }
815
816 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
817 {
818         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
819         u8 *addr = page_address(page);
820
821         print_tracking(s, p);
822
823         print_page_info(page);
824
825         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
826                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
827
828         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
829                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
830                               s->red_left_pad);
831         else if (p > addr + 16)
832                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
833
834         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
835                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
836         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
837                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
838                         s->inuse - s->object_size);
839
840         off = get_info_end(s);
841
842         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
843                 off += 2 * sizeof(struct track);
844
845         off += kasan_metadata_size(s);
846
847         if (off != size_from_object(s))
848                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
849                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
850                               size_from_object(s) - off);
851
852         dump_stack();
853 }
854
855 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
856                         u8 *object, char *reason)
857 {
858         if (slab_add_kunit_errors())
859                 return;
860
861         slab_bug(s, "%s", reason);
862         print_trailer(s, page, object);
863         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
864 }
865
866 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
867                         const char *fmt, ...)
868 {
869         va_list args;
870         char buf[100];
871
872         if (slab_add_kunit_errors())
873                 return;
874
875         va_start(args, fmt);
876         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
877         va_end(args);
878         slab_bug(s, "%s", buf);
879         print_page_info(page);
880         dump_stack();
881         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
882 }
883
884 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
885 {
886         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
887
888         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
889                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
890
891         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
892                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
893                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
894         }
895
896         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
897                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
898 }
899
900 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
901                                                 void *from, void *to)
902 {
903         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
904         memset(from, data, to - from);
905 }
906
907 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
908                         u8 *object, char *what,
909                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
910 {
911         u8 *fault;
912         u8 *end;
913         u8 *addr = page_address(page);
914
915         metadata_access_enable();
916         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
917         metadata_access_disable();
918         if (!fault)
919                 return 1;
920
921         end = start + bytes;
922         while (end > fault && end[-1] == value)
923                 end--;
924
925         if (slab_add_kunit_errors())
926                 goto skip_bug_print;
927
928         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
929         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
930                                         fault, end - 1, fault - addr,
931                                         fault[0], value);
932         print_trailer(s, page, object);
933         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
934
935 skip_bug_print:
936         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
937         return 0;
938 }
939
940 /*
941  * Object layout:
942  *
943  * object address
944  *      Bytes of the object to be managed.
945  *      If the freepointer may overlay the object then the free
946  *      pointer is at the middle of the object.
947  *
948  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
949  *      0xa5 (POISON_END)
950  *
951  * object + s->object_size
952  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
953  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
954  *      object_size == inuse.
955  *
956  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
957  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
958  *
959  * object + s->inuse
960  *      Meta data starts here.
961  *
962  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
963  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
964  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
965  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
966  *              before the word boundary.
967  *
968  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
969  *
970  * object + s->size
971  *      Nothing is used beyond s->size.
972  *
973  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
974  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
975  * may be used with merged slabcaches.
976  */
977
978 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
979 {
980         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
981
982         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
983                 /* We also have user information there */
984                 off += 2 * sizeof(struct track);
985
986         off += kasan_metadata_size(s);
987
988         if (size_from_object(s) == off)
989                 return 1;
990
991         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
992                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
993 }
994
995 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
996 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
997 {
998         u8 *start;
999         u8 *fault;
1000         u8 *end;
1001         u8 *pad;
1002         int length;
1003         int remainder;
1004
1005         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1006                 return 1;
1007
1008         start = page_address(page);
1009         length = page_size(page);
1010         end = start + length;
1011         remainder = length % s->size;
1012         if (!remainder)
1013                 return 1;
1014
1015         pad = end - remainder;
1016         metadata_access_enable();
1017         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1018         metadata_access_disable();
1019         if (!fault)
1020                 return 1;
1021         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1022                 end--;
1023
1024         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1025                         fault, end - 1, fault - start);
1026         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1027
1028         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                         void *object, u8 val)
1034 {
1035         u8 *p = object;
1036         u8 *endobject = object + s->object_size;
1037
1038         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1039                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Left Redzone",
1040                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1041                         return 0;
1042
1043                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Right Redzone",
1044                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1045                         return 0;
1046         } else {
1047                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1048                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
1049                                 endobject, POISON_INUSE,
1050                                 s->inuse - s->object_size);
1051                 }
1052         }
1053
1054         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1055                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1056                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
1057                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1058                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "End Poison",
1059                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1060                         return 0;
1061                 /*
1062                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1063                  */
1064                 check_pad_bytes(s, page, p);
1065         }
1066
1067         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1068                 /*
1069                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1070                  * freepointer while object is allocated.
1071                  */
1072                 return 1;
1073
1074         /* Check free pointer validity */
1075         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
1076                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
1077                 /*
1078                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1079                  * of the free objects in this slab. May cause
1080                  * another error because the object count is now wrong.
1081                  */
1082                 set_freepointer(s, p, NULL);
1083                 return 0;
1084         }
1085         return 1;
1086 }
1087
1088 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1089 {
1090         int maxobj;
1091
1092         if (!PageSlab(page)) {
1093                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
1094                 return 0;
1095         }
1096
1097         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size);
1098         if (page->objects > maxobj) {
1099                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
1100                         page->objects, maxobj);
1101                 return 0;
1102         }
1103         if (page->inuse > page->objects) {
1104                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
1105                         page->inuse, page->objects);
1106                 return 0;
1107         }
1108         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1109         slab_pad_check(s, page);
1110         return 1;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
1115  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1116  */
1117 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
1118 {
1119         int nr = 0;
1120         void *fp;
1121         void *object = NULL;
1122         int max_objects;
1123
1124         fp = page->freelist;
1125         while (fp && nr <= page->objects) {
1126                 if (fp == search)
1127                         return 1;
1128                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
1129                         if (object) {
1130                                 object_err(s, page, object,
1131                                         "Freechain corrupt");
1132                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1133                         } else {
1134                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
1135                                 page->freelist = NULL;
1136                                 page->inuse = page->objects;
1137                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1138                                 return 0;
1139                         }
1140                         break;
1141                 }
1142                 object = fp;
1143                 fp = get_freepointer(s, object);
1144                 nr++;
1145         }
1146
1147         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size);
1148         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1149                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1150
1151         if (page->objects != max_objects) {
1152                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1153                          page->objects, max_objects);
1154                 page->objects = max_objects;
1155                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1156         }
1157         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1158                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1159                          page->inuse, page->objects - nr);
1160                 page->inuse = page->objects - nr;
1161                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1162         }
1163         return search == NULL;
1164 }
1165
1166 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1167                                                                 int alloc)
1168 {
1169         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1170                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1171                         s->name,
1172                         alloc ? "alloc" : "free",
1173                         object, page->inuse,
1174                         page->freelist);
1175
1176                 if (!alloc)
1177                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1178                                         s->object_size);
1179
1180                 dump_stack();
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1186  */
1187 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1188         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1189 {
1190         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1191                 return;
1192
1193         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1194         list_add(&page->slab_list, &n->full);
1195 }
1196
1197 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1198 {
1199         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1200                 return;
1201
1202         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1203         list_del(&page->slab_list);
1204 }
1205
1206 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1207 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1208 {
1209         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1210
1211         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1212 }
1213
1214 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1215 {
1216         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1217 }
1218
1219 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1220 {
1221         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1222
1223         /*
1224          * May be called early in order to allocate a slab for the
1225          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1226          * dilemma by deferring the increment of the count during
1227          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1228          */
1229         if (likely(n)) {
1230                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1231                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1232         }
1233 }
1234 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1235 {
1236         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1237
1238         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1239         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1240 }
1241
1242 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1243 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1244                                                                 void *object)
1245 {
1246         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1247                 return;
1248
1249         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1250         init_tracking(s, object);
1251 }
1252
1253 static
1254 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr)
1255 {
1256         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1257                 return;
1258
1259         metadata_access_enable();
1260         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, page_size(page));
1261         metadata_access_disable();
1262 }
1263
1264 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1265                                         struct page *page, void *object)
1266 {
1267         if (!check_slab(s, page))
1268                 return 0;
1269
1270         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1271                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1272                 return 0;
1273         }
1274
1275         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1276                 return 0;
1277
1278         return 1;
1279 }
1280
1281 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1282                                         struct page *page,
1283                                         void *object, unsigned long addr)
1284 {
1285         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1286                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object))
1287                         goto bad;
1288         }
1289
1290         /* Success perform special debug activities for allocs */
1291         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1292                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1293         trace(s, page, object, 1);
1294         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1295         return 1;
1296
1297 bad:
1298         if (PageSlab(page)) {
1299                 /*
1300                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1301                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1302                  * as used avoids touching the remaining objects.
1303                  */
1304                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1305                 page->inuse = page->objects;
1306                 page->freelist = NULL;
1307         }
1308         return 0;
1309 }
1310
1311 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1312                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1313 {
1314         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1315                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1316                 return 0;
1317         }
1318
1319         if (on_freelist(s, page, object)) {
1320                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1321                 return 0;
1322         }
1323
1324         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1325                 return 0;
1326
1327         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1328                 if (!PageSlab(page)) {
1329                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1330                                  object);
1331                 } else if (!page->slab_cache) {
1332                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1333                                object);
1334                         dump_stack();
1335                 } else
1336                         object_err(s, page, object,
1337                                         "page slab pointer corrupt.");
1338                 return 0;
1339         }
1340         return 1;
1341 }
1342
1343 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1344 static noinline int free_debug_processing(
1345         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1346         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1347         unsigned long addr)
1348 {
1349         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1350         void *object = head;
1351         int cnt = 0;
1352         unsigned long flags, flags2;
1353         int ret = 0;
1354
1355         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1356         slab_lock(page, &flags2);
1357
1358         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1359                 if (!check_slab(s, page))
1360                         goto out;
1361         }
1362
1363 next_object:
1364         cnt++;
1365
1366         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1367                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1368                         goto out;
1369         }
1370
1371         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1372                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1373         trace(s, page, object, 0);
1374         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1375         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1376
1377         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1378         if (object != tail) {
1379                 object = get_freepointer(s, object);
1380                 goto next_object;
1381         }
1382         ret = 1;
1383
1384 out:
1385         if (cnt != bulk_cnt)
1386                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1387                          bulk_cnt, cnt);
1388
1389         slab_unlock(page, &flags2);
1390         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1391         if (!ret)
1392                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1398  *
1399  * @str:    start of block
1400  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1401  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1402  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1403  *
1404  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1405  */
1406 static char *
1407 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1408 {
1409         bool higher_order_disable = false;
1410
1411         /* Skip any completely empty blocks */
1412         while (*str && *str == ';')
1413                 str++;
1414
1415         if (*str == ',') {
1416                 /*
1417                  * No options but restriction on slabs. This means full
1418                  * debugging for slabs matching a pattern.
1419                  */
1420                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1421                 goto check_slabs;
1422         }
1423         *flags = 0;
1424
1425         /* Determine which debug features should be switched on */
1426         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1427                 switch (tolower(*str)) {
1428                 case '-':
1429                         *flags = 0;
1430                         break;
1431                 case 'f':
1432                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1433                         break;
1434                 case 'z':
1435                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1436                         break;
1437                 case 'p':
1438                         *flags |= SLAB_POISON;
1439                         break;
1440                 case 'u':
1441                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1442                         break;
1443                 case 't':
1444                         *flags |= SLAB_TRACE;
1445                         break;
1446                 case 'a':
1447                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1448                         break;
1449                 case 'o':
1450                         /*
1451                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1452                          * order would increase as a result.
1453                          */
1454                         higher_order_disable = true;
1455                         break;
1456                 default:
1457                         if (init)
1458                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1459                 }
1460         }
1461 check_slabs:
1462         if (*str == ',')
1463                 *slabs = ++str;
1464         else
1465                 *slabs = NULL;
1466
1467         /* Skip over the slab list */
1468         while (*str && *str != ';')
1469                 str++;
1470
1471         /* Skip any completely empty blocks */
1472         while (*str && *str == ';')
1473                 str++;
1474
1475         if (init && higher_order_disable)
1476                 disable_higher_order_debug = 1;
1477
1478         if (*str)
1479                 return str;
1480         else
1481                 return NULL;
1482 }
1483
1484 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1485 {
1486         slab_flags_t flags;
1487         slab_flags_t global_flags;
1488         char *saved_str;
1489         char *slab_list;
1490         bool global_slub_debug_changed = false;
1491         bool slab_list_specified = false;
1492
1493         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1494         if (*str++ != '=' || !*str)
1495                 /*
1496                  * No options specified. Switch on full debugging.
1497                  */
1498                 goto out;
1499
1500         saved_str = str;
1501         while (str) {
1502                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1503
1504                 if (!slab_list) {
1505                         global_flags = flags;
1506                         global_slub_debug_changed = true;
1507                 } else {
1508                         slab_list_specified = true;
1509                 }
1510         }
1511
1512         /*
1513          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1514          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1515          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1516          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1517          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1518          */
1519         if (slab_list_specified) {
1520                 if (!global_slub_debug_changed)
1521                         global_flags = slub_debug;
1522                 slub_debug_string = saved_str;
1523         }
1524 out:
1525         slub_debug = global_flags;
1526         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1527                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1528         else
1529                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1530         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1531              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1532             (slub_debug & SLAB_POISON))
1533                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1534         return 1;
1535 }
1536
1537 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1538
1539 /*
1540  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1541  * @object_size:        the size of an object without meta data
1542  * @flags:              flags to set
1543  * @name:               name of the cache
1544  *
1545  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1546  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1547  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1548  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1549  */
1550 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1551         slab_flags_t flags, const char *name)
1552 {
1553         char *iter;
1554         size_t len;
1555         char *next_block;
1556         slab_flags_t block_flags;
1557         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1558
1559         /*
1560          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1561          * don't store user (stack trace) information by default,
1562          * but let the user enable it via the command line below.
1563          */
1564         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1565                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1566
1567         len = strlen(name);
1568         next_block = slub_debug_string;
1569         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1570         while (next_block) {
1571                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1572                 if (!iter)
1573                         continue;
1574                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1575                 while (*iter) {
1576                         char *end, *glob;
1577                         size_t cmplen;
1578
1579                         end = strchrnul(iter, ',');
1580                         if (next_block && next_block < end)
1581                                 end = next_block - 1;
1582
1583                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1584                         if (glob)
1585                                 cmplen = glob - iter;
1586                         else
1587                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1588
1589                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1590                                 flags |= block_flags;
1591                                 return flags;
1592                         }
1593
1594                         if (!*end || *end == ';')
1595                                 break;
1596                         iter = end + 1;
1597                 }
1598         }
1599
1600         return flags | slub_debug_local;
1601 }
1602 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1603 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1604                         struct page *page, void *object) {}
1605 static inline
1606 void setup_page_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *addr) {}
1607
1608 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1609         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1610
1611 static inline int free_debug_processing(
1612         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1613         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1614         unsigned long addr) { return 0; }
1615
1616 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1617                         { return 1; }
1618 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1619                         void *object, u8 val) { return 1; }
1620 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1621                                         struct page *page) {}
1622 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1623                                         struct page *page) {}
1624 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1625         slab_flags_t flags, const char *name)
1626 {
1627         return flags;
1628 }
1629 #define slub_debug 0
1630
1631 #define disable_higher_order_debug 0
1632
1633 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1634                                                         { return 0; }
1635 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1636                                                         { return 0; }
1637 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1638                                                         int objects) {}
1639 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1640                                                         int objects) {}
1641
1642 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1643                                void **freelist, void *nextfree)
1644 {
1645         return false;
1646 }
1647 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1648
1649 /*
1650  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1651  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1652  */
1653 static inline void *kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1654 {
1655         ptr = kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1656         /* As ptr might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1657         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1658         return ptr;
1659 }
1660
1661 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1662 {
1663         kmemleak_free(x);
1664         kasan_kfree_large(x);
1665 }
1666
1667 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1668                                                 void *x, bool init)
1669 {
1670         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1671
1672         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1673
1674         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1675                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1676
1677         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1678         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1679                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1680                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1681
1682         /*
1683          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1684          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1685          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1686          *
1687          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1688          * but don't touch the SLAB redzone.
1689          */
1690         if (init) {
1691                 int rsize;
1692
1693                 if (!kasan_has_integrated_init())
1694                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1695                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1696                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1697                        s->size - s->inuse - rsize);
1698         }
1699         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1700         return kasan_slab_free(s, x, init);
1701 }
1702
1703 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1704                                            void **head, void **tail,
1705                                            int *cnt)
1706 {
1707
1708         void *object;
1709         void *next = *head;
1710         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1711
1712         if (is_kfence_address(next)) {
1713                 slab_free_hook(s, next, false);
1714                 return true;
1715         }
1716
1717         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1718         *head = NULL;
1719         *tail = NULL;
1720
1721         do {
1722                 object = next;
1723                 next = get_freepointer(s, object);
1724
1725                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1726                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1727                         /* Move object to the new freelist */
1728                         set_freepointer(s, object, *head);
1729                         *head = object;
1730                         if (!*tail)
1731                                 *tail = object;
1732                 } else {
1733                         /*
1734                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1735                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1736                          */
1737                         --(*cnt);
1738                 }
1739         } while (object != old_tail);
1740
1741         if (*head == *tail)
1742                 *tail = NULL;
1743
1744         return *head != NULL;
1745 }
1746
1747 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1748                                 void *object)
1749 {
1750         setup_object_debug(s, page, object);
1751         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1752         if (unlikely(s->ctor)) {
1753                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1754                 s->ctor(object);
1755                 kasan_poison_object_data(s, object);
1756         }
1757         return object;
1758 }
1759
1760 /*
1761  * Slab allocation and freeing
1762  */
1763 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1764                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1765 {
1766         struct page *page;
1767         unsigned int order = oo_order(oo);
1768
1769         if (node == NUMA_NO_NODE)
1770                 page = alloc_pages(flags, order);
1771         else
1772                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1773
1774         return page;
1775 }
1776
1777 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1778 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1779 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1780 {
1781         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1782         int err;
1783
1784         /* Bailout if already initialised */
1785         if (s->random_seq)
1786                 return 0;
1787
1788         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1789         if (err) {
1790                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1791                         s->name);
1792                 return err;
1793         }
1794
1795         /* Transform to an offset on the set of pages */
1796         if (s->random_seq) {
1797                 unsigned int i;
1798
1799                 for (i = 0; i < count; i++)
1800                         s->random_seq[i] *= s->size;
1801         }
1802         return 0;
1803 }
1804
1805 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1806 static void __init init_freelist_randomization(void)
1807 {
1808         struct kmem_cache *s;
1809
1810         mutex_lock(&slab_mutex);
1811
1812         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1813                 init_cache_random_seq(s);
1814
1815         mutex_unlock(&slab_mutex);
1816 }
1817
1818 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1819 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1820                                 unsigned long *pos, void *start,
1821                                 unsigned long page_limit,
1822                                 unsigned long freelist_count)
1823 {
1824         unsigned int idx;
1825
1826         /*
1827          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1828          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1829          */
1830         do {
1831                 idx = s->random_seq[*pos];
1832                 *pos += 1;
1833                 if (*pos >= freelist_count)
1834                         *pos = 0;
1835         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1836
1837         return (char *)start + idx;
1838 }
1839
1840 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1841 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1842 {
1843         void *start;
1844         void *cur;
1845         void *next;
1846         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1847
1848         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1849                 return false;
1850
1851         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1852         pos = get_random_int() % freelist_count;
1853
1854         page_limit = page->objects * s->size;
1855         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1856
1857         /* First entry is used as the base of the freelist */
1858         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1859                                 freelist_count);
1860         cur = setup_object(s, page, cur);
1861         page->freelist = cur;
1862
1863         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1864                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1865                         freelist_count);
1866                 next = setup_object(s, page, next);
1867                 set_freepointer(s, cur, next);
1868                 cur = next;
1869         }
1870         set_freepointer(s, cur, NULL);
1871
1872         return true;
1873 }
1874 #else
1875 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1876 {
1877         return 0;
1878 }
1879 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1880 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1881 {
1882         return false;
1883 }
1884 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1885
1886 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1887 {
1888         struct page *page;
1889         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1890         gfp_t alloc_gfp;
1891         void *start, *p, *next;
1892         int idx;
1893         bool shuffle;
1894
1895         flags &= gfp_allowed_mask;
1896
1897         flags |= s->allocflags;
1898
1899         /*
1900          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1901          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1902          */
1903         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1904         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1905                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1906
1907         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1908         if (unlikely(!page)) {
1909                 oo = s->min;
1910                 alloc_gfp = flags;
1911                 /*
1912                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1913                  * Try a lower order alloc if possible
1914                  */
1915                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1916                 if (unlikely(!page))
1917                         goto out;
1918                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1919         }
1920
1921         page->objects = oo_objects(oo);
1922
1923         account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
1924
1925         page->slab_cache = s;
1926         __SetPageSlab(page);
1927         if (page_is_pfmemalloc(page))
1928                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1929
1930         kasan_poison_slab(page);
1931
1932         start = page_address(page);
1933
1934         setup_page_debug(s, page, start);
1935
1936         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1937
1938         if (!shuffle) {
1939                 start = fixup_red_left(s, start);
1940                 start = setup_object(s, page, start);
1941                 page->freelist = start;
1942                 for (idx = 0, p = start; idx < page->objects - 1; idx++) {
1943                         next = p + s->size;
1944                         next = setup_object(s, page, next);
1945                         set_freepointer(s, p, next);
1946                         p = next;
1947                 }
1948                 set_freepointer(s, p, NULL);
1949         }
1950
1951         page->inuse = page->objects;
1952         page->frozen = 1;
1953
1954 out:
1955         if (!page)
1956                 return NULL;
1957
1958         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1959
1960         return page;
1961 }
1962
1963 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1964 {
1965         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
1966                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
1967
1968         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
1969
1970         return allocate_slab(s,
1971                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1972 }
1973
1974 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1975 {
1976         int order = compound_order(page);
1977         int pages = 1 << order;
1978
1979         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
1980                 void *p;
1981
1982                 slab_pad_check(s, page);
1983                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1984                                                 page->objects)
1985                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1986         }
1987
1988         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1989         __ClearPageSlab(page);
1990         /* In union with page->mapping where page allocator expects NULL */
1991         page->slab_cache = NULL;
1992         if (current->reclaim_state)
1993                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1994         unaccount_slab_page(page, order, s);
1995         __free_pages(page, order);
1996 }
1997
1998 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1999 {
2000         struct page *page = container_of(h, struct page, rcu_head);
2001
2002         __free_slab(page->slab_cache, page);
2003 }
2004
2005 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2006 {
2007         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
2008                 call_rcu(&page->rcu_head, rcu_free_slab);
2009         } else
2010                 __free_slab(s, page);
2011 }
2012
2013 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2014 {
2015         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
2016         free_slab(s, page);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Management of partially allocated slabs.
2021  */
2022 static inline void
2023 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
2024 {
2025         n->nr_partial++;
2026         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2027                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->partial);
2028         else
2029                 list_add(&page->slab_list, &n->partial);
2030 }
2031
2032 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2033                                 struct page *page, int tail)
2034 {
2035         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2036         __add_partial(n, page, tail);
2037 }
2038
2039 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2040                                         struct page *page)
2041 {
2042         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2043         list_del(&page->slab_list);
2044         n->nr_partial--;
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2049  * return the pointer to the freelist.
2050  *
2051  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2052  */
2053 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2054                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2055                 int mode, int *objects)
2056 {
2057         void *freelist;
2058         unsigned long counters;
2059         struct page new;
2060
2061         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2062
2063         /*
2064          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2065          * The old freelist is the list of objects for the
2066          * per cpu allocation list.
2067          */
2068         freelist = page->freelist;
2069         counters = page->counters;
2070         new.counters = counters;
2071         *objects = new.objects - new.inuse;
2072         if (mode) {
2073                 new.inuse = page->objects;
2074                 new.freelist = NULL;
2075         } else {
2076                 new.freelist = freelist;
2077         }
2078
2079         VM_BUG_ON(new.frozen);
2080         new.frozen = 1;
2081
2082         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2083                         freelist, counters,
2084                         new.freelist, new.counters,
2085                         "acquire_slab"))
2086                 return NULL;
2087
2088         remove_partial(n, page);
2089         WARN_ON(!freelist);
2090         return freelist;
2091 }
2092
2093 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2094 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
2095 #else
2096 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2097                                    int drain) { }
2098 #endif
2099 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
2100
2101 /*
2102  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2103  */
2104 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2105                               struct page **ret_page, gfp_t gfpflags)
2106 {
2107         struct page *page, *page2;
2108         void *object = NULL;
2109         unsigned int available = 0;
2110         unsigned long flags;
2111         int objects;
2112
2113         /*
2114          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2115          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2116          * partial slab and there is none available then get_partial()
2117          * will return NULL.
2118          */
2119         if (!n || !n->nr_partial)
2120                 return NULL;
2121
2122         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2123         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, slab_list) {
2124                 void *t;
2125
2126                 if (!pfmemalloc_match(page, gfpflags))
2127                         continue;
2128
2129                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
2130                 if (!t)
2131                         break;
2132
2133                 available += objects;
2134                 if (!object) {
2135                         *ret_page = page;
2136                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2137                         object = t;
2138                 } else {
2139                         put_cpu_partial(s, page, 0);
2140                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2141                 }
2142                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2143                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
2144                         break;
2145
2146         }
2147         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2148         return object;
2149 }
2150
2151 /*
2152  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2153  */
2154 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2155                              struct page **ret_page)
2156 {
2157 #ifdef CONFIG_NUMA
2158         struct zonelist *zonelist;
2159         struct zoneref *z;
2160         struct zone *zone;
2161         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
2162         void *object;
2163         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2164
2165         /*
2166          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2167          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2168          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2169          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2170          *
2171          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2172          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2173          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2174          * from other nodes and filled up.
2175          *
2176          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2177          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2178          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2179          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2180          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2181          * with available objects.
2182          */
2183         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2184                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2185                 return NULL;
2186
2187         do {
2188                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2189                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
2190                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2191                         struct kmem_cache_node *n;
2192
2193                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2194
2195                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
2196                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2197                                 object = get_partial_node(s, n, ret_page, flags);
2198                                 if (object) {
2199                                         /*
2200                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2201                                          * here - if mems_allowed was updated in
2202                                          * parallel, that was a harmless race
2203                                          * between allocation and the cpuset
2204                                          * update
2205                                          */
2206                                         return object;
2207                                 }
2208                         }
2209                 }
2210         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2211 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2212         return NULL;
2213 }
2214
2215 /*
2216  * Get a partial page, lock it and return it.
2217  */
2218 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
2219                          struct page **ret_page)
2220 {
2221         void *object;
2222         int searchnode = node;
2223
2224         if (node == NUMA_NO_NODE)
2225                 searchnode = numa_mem_id();
2226
2227         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), ret_page, flags);
2228         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2229                 return object;
2230
2231         return get_any_partial(s, flags, ret_page);
2232 }
2233
2234 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2235 /*
2236  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2237  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2238  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2239  */
2240 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2241 #else
2242 /*
2243  * No preemption supported therefore also no need to check for
2244  * different cpus.
2245  */
2246 #define TID_STEP 1
2247 #endif
2248
2249 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2250 {
2251         return tid + TID_STEP;
2252 }
2253
2254 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2255 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2256 {
2257         return tid % TID_STEP;
2258 }
2259
2260 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2261 {
2262         return tid / TID_STEP;
2263 }
2264 #endif
2265
2266 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2267 {
2268         return cpu;
2269 }
2270
2271 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2272                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2273 {
2274 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2275         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2276
2277         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2278
2279 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2280         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2281                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2282                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2283         else
2284 #endif
2285         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2286                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2287                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2288         else
2289                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2290                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2291 #endif
2292         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2293 }
2294
2295 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2296 {
2297         int cpu;
2298         struct kmem_cache_cpu *c;
2299
2300         for_each_possible_cpu(cpu) {
2301                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2302                 local_lock_init(&c->lock);
2303                 c->tid = init_tid(cpu);
2304         }
2305 }
2306
2307 /*
2308  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with page's freelist,
2309  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2310  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2311  * by the caller.
2312  */
2313 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2314                             void *freelist)
2315 {
2316         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2317         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2318         int lock = 0, free_delta = 0;
2319         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2320         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2321         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2322         unsigned long flags = 0;
2323         struct page new;
2324         struct page old;
2325
2326         if (page->freelist) {
2327                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2328                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2329         }
2330
2331         /*
2332          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2333          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2334          */
2335         freelist_tail = NULL;
2336         freelist_iter = freelist;
2337         while (freelist_iter) {
2338                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2339
2340                 /*
2341                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2342                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2343                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2344                  */
2345                 if (freelist_corrupted(s, page, &freelist_iter, nextfree))
2346                         break;
2347
2348                 freelist_tail = freelist_iter;
2349                 free_delta++;
2350
2351                 freelist_iter = nextfree;
2352         }
2353
2354         /*
2355          * Stage two: Unfreeze the page while splicing the per-cpu
2356          * freelist to the head of page's freelist.
2357          *
2358          * Ensure that the page is unfrozen while the list presence
2359          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2360          *
2361          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2362          * with the count. If there is a mismatch then the page
2363          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2364          *
2365          * Then we restart the process which may have to remove
2366          * the page from the list that we just put it on again
2367          * because the number of objects in the slab may have
2368          * changed.
2369          */
2370 redo:
2371
2372         old.freelist = READ_ONCE(page->freelist);
2373         old.counters = READ_ONCE(page->counters);
2374         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2375
2376         /* Determine target state of the slab */
2377         new.counters = old.counters;
2378         if (freelist_tail) {
2379                 new.inuse -= free_delta;
2380                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2381                 new.freelist = freelist;
2382         } else
2383                 new.freelist = old.freelist;
2384
2385         new.frozen = 0;
2386
2387         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2388                 m = M_FREE;
2389         else if (new.freelist) {
2390                 m = M_PARTIAL;
2391                 if (!lock) {
2392                         lock = 1;
2393                         /*
2394                          * Taking the spinlock removes the possibility
2395                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2396                          * is frozen
2397                          */
2398                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2399                 }
2400         } else {
2401                 m = M_FULL;
2402                 if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) && !lock) {
2403                         lock = 1;
2404                         /*
2405                          * This also ensures that the scanning of full
2406                          * slabs from diagnostic functions will not see
2407                          * any frozen slabs.
2408                          */
2409                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2410                 }
2411         }
2412
2413         if (l != m) {
2414                 if (l == M_PARTIAL)
2415                         remove_partial(n, page);
2416                 else if (l == M_FULL)
2417                         remove_full(s, n, page);
2418
2419                 if (m == M_PARTIAL)
2420                         add_partial(n, page, tail);
2421                 else if (m == M_FULL)
2422                         add_full(s, n, page);
2423         }
2424
2425         l = m;
2426         if (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2427                                 old.freelist, old.counters,
2428                                 new.freelist, new.counters,
2429                                 "unfreezing slab"))
2430                 goto redo;
2431
2432         if (lock)
2433                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2434
2435         if (m == M_PARTIAL)
2436                 stat(s, tail);
2437         else if (m == M_FULL)
2438                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2439         else if (m == M_FREE) {
2440                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2441                 discard_slab(s, page);
2442                 stat(s, FREE_SLAB);
2443         }
2444 }
2445
2446 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2447 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct page *partial_page)
2448 {
2449         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2450         struct page *page, *discard_page = NULL;
2451         unsigned long flags = 0;
2452
2453         while (partial_page) {
2454                 struct page new;
2455                 struct page old;
2456
2457                 page = partial_page;
2458                 partial_page = page->next;
2459
2460                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2461                 if (n != n2) {
2462                         if (n)
2463                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2464
2465                         n = n2;
2466                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2467                 }
2468
2469                 do {
2470
2471                         old.freelist = page->freelist;
2472                         old.counters = page->counters;
2473                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2474
2475                         new.counters = old.counters;
2476                         new.freelist = old.freelist;
2477
2478                         new.frozen = 0;
2479
2480                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2481                                 old.freelist, old.counters,
2482                                 new.freelist, new.counters,
2483                                 "unfreezing slab"));
2484
2485                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2486                         page->next = discard_page;
2487                         discard_page = page;
2488                 } else {
2489                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2490                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2491                 }
2492         }
2493
2494         if (n)
2495                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2496
2497         while (discard_page) {
2498                 page = discard_page;
2499                 discard_page = discard_page->next;
2500
2501                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2502                 discard_slab(s, page);
2503                 stat(s, FREE_SLAB);
2504         }
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2509  */
2510 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2511 {
2512         struct page *partial_page;
2513         unsigned long flags;
2514
2515         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2516         partial_page = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2517         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2518         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2519
2520         if (partial_page)
2521                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2522 }
2523
2524 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2525                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2526 {
2527         struct page *partial_page;
2528
2529         partial_page = slub_percpu_partial(c);
2530         c->partial = NULL;
2531
2532         if (partial_page)
2533                 __unfreeze_partials(s, partial_page);
2534 }
2535
2536 /*
2537  * Put a page that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2538  * partial page slot if available.
2539  *
2540  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2541  * per node partial list.
2542  */
2543 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2544 {
2545         struct page *oldpage;
2546         struct page *page_to_unfreeze = NULL;
2547         unsigned long flags;
2548         int pages = 0;
2549         int pobjects = 0;
2550
2551         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2552
2553         oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2554
2555         if (oldpage) {
2556                 if (drain && oldpage->pobjects > slub_cpu_partial(s)) {
2557                         /*
2558                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2559                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2560                          * outside of the critical section.
2561                          */
2562                         page_to_unfreeze = oldpage;
2563                         oldpage = NULL;
2564                 } else {
2565                         pobjects = oldpage->pobjects;
2566                         pages = oldpage->pages;
2567                 }
2568         }
2569
2570         pages++;
2571         pobjects += page->objects - page->inuse;
2572
2573         page->pages = pages;
2574         page->pobjects = pobjects;
2575         page->next = oldpage;
2576
2577         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, page);
2578
2579         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2580
2581         if (page_to_unfreeze) {
2582                 __unfreeze_partials(s, page_to_unfreeze);
2583                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2584         }
2585 }
2586
2587 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2588
2589 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2590 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2591                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2592
2593 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2594
2595 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2596 {
2597         unsigned long flags;
2598         struct page *page;
2599         void *freelist;
2600
2601         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2602
2603         page = c->page;
2604         freelist = c->freelist;
2605
2606         c->page = NULL;
2607         c->freelist = NULL;
2608         c->tid = next_tid(c->tid);
2609
2610         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2611
2612         if (page) {
2613                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2614                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2615         }
2616 }
2617
2618 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2619 {
2620         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2621         void *freelist = c->freelist;
2622         struct page *page = c->page;
2623
2624         c->page = NULL;
2625         c->freelist = NULL;
2626         c->tid = next_tid(c->tid);
2627
2628         if (page) {
2629                 deactivate_slab(s, page, freelist);
2630                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2631         }
2632
2633         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2634 }
2635
2636 struct slub_flush_work {
2637         struct work_struct work;
2638         struct kmem_cache *s;
2639         bool skip;
2640 };
2641
2642 /*
2643  * Flush cpu slab.
2644  *
2645  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2646  */
2647 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2648 {
2649         struct kmem_cache *s;
2650         struct kmem_cache_cpu *c;
2651         struct slub_flush_work *sfw;
2652
2653         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2654
2655         s = sfw->s;
2656         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2657
2658         if (c->page)
2659                 flush_slab(s, c);
2660
2661         unfreeze_partials(s);
2662 }
2663
2664 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2665 {
2666         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2667
2668         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2669 }
2670
2671 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2672 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2673
2674 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2675 {
2676         struct slub_flush_work *sfw;
2677         unsigned int cpu;
2678
2679         lockdep_assert_cpus_held();
2680         mutex_lock(&flush_lock);
2681
2682         for_each_online_cpu(cpu) {
2683                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2684                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2685                         sfw->skip = true;
2686                         continue;
2687                 }
2688                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2689                 sfw->skip = false;
2690                 sfw->s = s;
2691                 schedule_work_on(cpu, &sfw->work);
2692         }
2693
2694         for_each_online_cpu(cpu) {
2695                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2696                 if (sfw->skip)
2697                         continue;
2698                 flush_work(&sfw->work);
2699         }
2700
2701         mutex_unlock(&flush_lock);
2702 }
2703
2704 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2705 {
2706         cpus_read_lock();
2707         flush_all_cpus_locked(s);
2708         cpus_read_unlock();
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2713  * necessary.
2714  */
2715 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2716 {
2717         struct kmem_cache *s;
2718
2719         mutex_lock(&slab_mutex);
2720         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2721                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2722         mutex_unlock(&slab_mutex);
2723         return 0;
2724 }
2725
2726 /*
2727  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2728  * locality expectations.
2729  */
2730 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2731 {
2732 #ifdef CONFIG_NUMA
2733         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2734                 return 0;
2735 #endif
2736         return 1;
2737 }
2738
2739 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2740 static int count_free(struct page *page)
2741 {
2742         return page->objects - page->inuse;
2743 }
2744
2745 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2746 {
2747         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2748 }
2749 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2750
2751 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2752 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2753                                         int (*get_count)(struct page *))
2754 {
2755         unsigned long flags;
2756         unsigned long x = 0;
2757         struct page *page;
2758
2759         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2760         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
2761                 x += get_count(page);
2762         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2763         return x;
2764 }
2765 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2766
2767 static noinline void
2768 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2769 {
2770 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2771         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2772                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2773         int node;
2774         struct kmem_cache_node *n;
2775
2776         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2777                 return;
2778
2779         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2780                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2781         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2782                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2783                 oo_order(s->min));
2784
2785         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2786                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2787                         s->name);
2788
2789         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2790                 unsigned long nr_slabs;
2791                 unsigned long nr_objs;
2792                 unsigned long nr_free;
2793
2794                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2795                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2796                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2797
2798                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2799                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2800         }
2801 #endif
2802 }
2803
2804 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2805 {
2806         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2807                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2808
2809         return true;
2810 }
2811
2812 /*
2813  * A variant of pfmemalloc_match() that tests page flags without asserting
2814  * PageSlab. Intended for opportunistic checks before taking a lock and
2815  * rechecking that nobody else freed the page under us.
2816  */
2817 static inline bool pfmemalloc_match_unsafe(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2818 {
2819         if (unlikely(__PageSlabPfmemalloc(page)))
2820                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2821
2822         return true;
2823 }
2824
2825 /*
2826  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2827  * per cpu freelist or deactivate the page.
2828  *
2829  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2830  *
2831  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2832  */
2833 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2834 {
2835         struct page new;
2836         unsigned long counters;
2837         void *freelist;
2838
2839         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2840
2841         do {
2842                 freelist = page->freelist;
2843                 counters = page->counters;
2844
2845                 new.counters = counters;
2846                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2847
2848                 new.inuse = page->objects;
2849                 new.frozen = freelist != NULL;
2850
2851         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2852                 freelist, counters,
2853                 NULL, new.counters,
2854                 "get_freelist"));
2855
2856         return freelist;
2857 }
2858
2859 /*
2860  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2861  * debugging duties.
2862  *
2863  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2864  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2865  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2866  *
2867  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2868  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2869  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2870  *
2871  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2872  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2873  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2874  *
2875  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
2876  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2877  */
2878 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2879                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2880 {
2881         void *freelist;
2882         struct page *page;
2883         unsigned long flags;
2884
2885         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2886
2887 reread_page:
2888
2889         page = READ_ONCE(c->page);
2890         if (!page) {
2891                 /*
2892                  * if the node is not online or has no normal memory, just
2893                  * ignore the node constraint
2894                  */
2895                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
2896                              !node_isset(node, slab_nodes)))
2897                         node = NUMA_NO_NODE;
2898                 goto new_slab;
2899         }
2900 redo:
2901
2902         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2903                 /*
2904                  * same as above but node_match() being false already
2905                  * implies node != NUMA_NO_NODE
2906                  */
2907                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
2908                         node = NUMA_NO_NODE;
2909                         goto redo;
2910                 } else {
2911                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2912                         goto deactivate_slab;
2913                 }
2914         }
2915
2916         /*
2917          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2918          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2919          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2920          */
2921         if (unlikely(!pfmemalloc_match_unsafe(page, gfpflags)))
2922                 goto deactivate_slab;
2923
2924         /* must check again c->page in case we got preempted and it changed */
2925         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2926         if (unlikely(page != c->page)) {
2927                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2928                 goto reread_page;
2929         }
2930         freelist = c->freelist;
2931         if (freelist)
2932                 goto load_freelist;
2933
2934         freelist = get_freelist(s, page);
2935
2936         if (!freelist) {
2937                 c->page = NULL;
2938                 c->tid = next_tid(c->tid);
2939                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2940                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2941                 goto new_slab;
2942         }
2943
2944         stat(s, ALLOC_REFILL);
2945
2946 load_freelist:
2947
2948         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
2949
2950         /*
2951          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2952          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2953          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2954          */
2955         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2956         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2957         c->tid = next_tid(c->tid);
2958         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2959         return freelist;
2960
2961 deactivate_slab:
2962
2963         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2964         if (page != c->page) {
2965                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2966                 goto reread_page;
2967         }
2968         freelist = c->freelist;
2969         c->page = NULL;
2970         c->freelist = NULL;
2971         c->tid = next_tid(c->tid);
2972         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2973         deactivate_slab(s, page, freelist);
2974
2975 new_slab:
2976
2977         if (slub_percpu_partial(c)) {
2978                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2979                 if (unlikely(c->page)) {
2980                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2981                         goto reread_page;
2982                 }
2983                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
2984                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2985                         /* we were preempted and partial list got empty */
2986                         goto new_objects;
2987                 }
2988
2989                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2990                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2991                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2992                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2993                 goto redo;
2994         }
2995
2996 new_objects:
2997
2998         freelist = get_partial(s, gfpflags, node, &page);
2999         if (freelist)
3000                 goto check_new_page;
3001
3002         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3003         page = new_slab(s, gfpflags, node);
3004         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3005
3006         if (unlikely(!page)) {
3007                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3008                 return NULL;
3009         }
3010
3011         /*
3012          * No other reference to the page yet so we can
3013          * muck around with it freely without cmpxchg
3014          */
3015         freelist = page->freelist;
3016         page->freelist = NULL;
3017
3018         stat(s, ALLOC_SLAB);
3019
3020 check_new_page:
3021
3022         if (kmem_cache_debug(s)) {
3023                 if (!alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr)) {
3024                         /* Slab failed checks. Next slab needed */
3025                         goto new_slab;
3026                 } else {
3027                         /*
3028                          * For debug case, we don't load freelist so that all
3029                          * allocations go through alloc_debug_processing()
3030                          */
3031                         goto return_single;
3032                 }
3033         }
3034
3035         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
3036                 /*
3037                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3038                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3039                  */
3040                 goto return_single;
3041
3042 retry_load_page:
3043
3044         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3045         if (unlikely(c->page)) {
3046                 void *flush_freelist = c->freelist;
3047                 struct page *flush_page = c->page;
3048
3049                 c->page = NULL;
3050                 c->freelist = NULL;
3051                 c->tid = next_tid(c->tid);
3052
3053                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3054
3055                 deactivate_slab(s, flush_page, flush_freelist);
3056
3057                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3058
3059                 goto retry_load_page;
3060         }
3061         c->page = page;
3062
3063         goto load_freelist;
3064
3065 return_single:
3066
3067         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
3068         return freelist;
3069 }
3070
3071 /*
3072  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3073  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3074  * pointer.
3075  */
3076 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3077                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
3078 {
3079         void *p;
3080
3081 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3082         /*
3083          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3084          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3085          * pointer.
3086          */
3087         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3088 #endif
3089
3090         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3091 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3092         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3093 #endif
3094         return p;
3095 }
3096
3097 /*
3098  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3099  * zeroing out freelist pointer.
3100  */
3101 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3102                                                    void *obj)
3103 {
3104         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3105                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3106                         0, sizeof(void *));
3107 }
3108
3109 /*
3110  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3111  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3112  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3113  *
3114  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3115  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3116  *
3117  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3118  */
3119 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3120                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3121 {
3122         void *object;
3123         struct kmem_cache_cpu *c;
3124         struct page *page;
3125         unsigned long tid;
3126         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3127         bool init = false;
3128
3129         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, 1, gfpflags);
3130         if (!s)
3131                 return NULL;
3132
3133         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3134         if (unlikely(object))
3135                 goto out;
3136
3137 redo:
3138         /*
3139          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3140          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3141          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3142          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3143          *
3144          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3145          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3146          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3147          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3148          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3149          */
3150         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3151         tid = READ_ONCE(c->tid);
3152
3153         /*
3154          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3155          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3156          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
3157          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3158          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
3159          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3160          */
3161         barrier();
3162
3163         /*
3164          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3165          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3166          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3167          * linked list in between.
3168          */
3169
3170         object = c->freelist;
3171         page = c->page;
3172         /*
3173          * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if a
3174          * slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not protected
3175          * against a fast path operation in an irq handler. So we need to take
3176          * the slow path which uses local_lock. It is still relatively fast if
3177          * there is a suitable cpu freelist.
3178          */
3179         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ||
3180             unlikely(!object || !page || !node_match(page, node))) {
3181                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
3182         } else {
3183                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3184
3185                 /*
3186                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3187                  * operation and if we are on the right processor.
3188                  *
3189                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3190                  * semantics!)
3191                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3192                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3193                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3194                  *
3195                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3196                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3197                  * other cpus.
3198                  */
3199                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3200                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3201                                 object, tid,
3202                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3203
3204                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3205                         goto redo;
3206                 }
3207                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3208                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3209         }
3210
3211         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3212         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3213
3214 out:
3215         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init);
3216
3217         return object;
3218 }
3219
3220 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
3221                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3222 {
3223         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3224 }
3225
3226 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3227 {
3228         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3229
3230         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
3231                                 s->size, gfpflags);
3232
3233         return ret;
3234 }
3235 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3236
3237 #ifdef CONFIG_TRACING
3238 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
3239 {
3240         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_, size);
3241         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
3242         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3243         return ret;
3244 }
3245 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3246 #endif
3247
3248 #ifdef CONFIG_NUMA
3249 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3250 {
3251         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3252
3253         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3254                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
3255
3256         return ret;
3257 }
3258 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3259
3260 #ifdef CONFIG_TRACING
3261 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
3262                                     gfp_t gfpflags,
3263                                     int node, size_t size)
3264 {
3265         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_, size);
3266
3267         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3268                            size, s->size, gfpflags, node);
3269
3270         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
3271         return ret;
3272 }
3273 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3274 #endif
3275 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3276
3277 /*
3278  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3279  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3280  *
3281  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3282  * lock and free the item. If there is no additional partial page
3283  * handling required then we can return immediately.
3284  */
3285 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3286                         void *head, void *tail, int cnt,
3287                         unsigned long addr)
3288
3289 {
3290         void *prior;
3291         int was_frozen;
3292         struct page new;
3293         unsigned long counters;
3294         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3295         unsigned long flags;
3296
3297         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3298
3299         if (kfence_free(head))
3300                 return;
3301
3302         if (kmem_cache_debug(s) &&
3303             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
3304                 return;
3305
3306         do {
3307                 if (unlikely(n)) {
3308                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3309                         n = NULL;
3310                 }
3311                 prior = page->freelist;
3312                 counters = page->counters;
3313                 set_freepointer(s, tail, prior);
3314                 new.counters = counters;
3315                 was_frozen = new.frozen;
3316                 new.inuse -= cnt;
3317                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3318
3319                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3320
3321                                 /*
3322                                  * Slab was on no list before and will be
3323                                  * partially empty
3324                                  * We can defer the list move and instead
3325                                  * freeze it.
3326                                  */
3327                                 new.frozen = 1;
3328
3329                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3330
3331                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
3332                                 /*
3333                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3334                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3335                                  * drop the list_lock without any processing.
3336                                  *
3337                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3338                                  * other processors updating the list of slabs.
3339                                  */
3340                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3341
3342                         }
3343                 }
3344
3345         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
3346                 prior, counters,
3347                 head, new.counters,
3348                 "__slab_free"));
3349
3350         if (likely(!n)) {
3351
3352                 if (likely(was_frozen)) {
3353                         /*
3354                          * The list lock was not taken therefore no list
3355                          * activity can be necessary.
3356                          */
3357                         stat(s, FREE_FROZEN);
3358                 } else if (new.frozen) {
3359                         /*
3360                          * If we just froze the page then put it onto the
3361                          * per cpu partial list.
3362                          */
3363                         put_cpu_partial(s, page, 1);
3364                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3365                 }
3366
3367                 return;
3368         }
3369
3370         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3371                 goto slab_empty;
3372
3373         /*
3374          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3375          * then add it.
3376          */
3377         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3378                 remove_full(s, n, page);
3379                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3380                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3381         }
3382         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3383         return;
3384
3385 slab_empty:
3386         if (prior) {
3387                 /*
3388                  * Slab on the partial list.
3389                  */
3390                 remove_partial(n, page);
3391                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3392         } else {
3393                 /* Slab must be on the full list */
3394                 remove_full(s, n, page);
3395         }
3396
3397         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3398         stat(s, FREE_SLAB);
3399         discard_slab(s, page);
3400 }
3401
3402 /*
3403  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3404  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3405  *
3406  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3407  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3408  * the item before.
3409  *
3410  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3411  * with all sorts of special processing.
3412  *
3413  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3414  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3415  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3416  */
3417 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3418                                 struct page *page, void *head, void *tail,
3419                                 int cnt, unsigned long addr)
3420 {
3421         void *tail_obj = tail ? : head;
3422         struct kmem_cache_cpu *c;
3423         unsigned long tid;
3424
3425         /* memcg_slab_free_hook() is already called for bulk free. */
3426         if (!tail)
3427                 memcg_slab_free_hook(s, &head, 1);
3428 redo:
3429         /*
3430          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3431          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3432          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3433          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3434          */
3435         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3436         tid = READ_ONCE(c->tid);
3437
3438         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3439         barrier();
3440
3441         if (likely(page == c->page)) {
3442 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
3443                 void **freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3444
3445                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3446
3447                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3448                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3449                                 freelist, tid,
3450                                 head, next_tid(tid)))) {
3451
3452                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3453                         goto redo;
3454                 }
3455 #else /* CONFIG_PREEMPT_RT */
3456                 /*
3457                  * We cannot use the lockless fastpath on PREEMPT_RT because if
3458                  * a slowpath has taken the local_lock_irqsave(), it is not
3459                  * protected against a fast path operation in an irq handler. So
3460                  * we need to take the local_lock. We shouldn't simply defer to
3461                  * __slab_free() as that wouldn't use the cpu freelist at all.
3462                  */
3463                 void **freelist;
3464
3465                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3466                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3467                 if (unlikely(page != c->page)) {
3468                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3469                         goto redo;
3470                 }
3471                 tid = c->tid;
3472                 freelist = c->freelist;
3473
3474                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3475                 c->freelist = head;
3476                 c->tid = next_tid(tid);
3477
3478                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3479 #endif
3480                 stat(s, FREE_FASTPATH);
3481         } else
3482                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
3483
3484 }
3485
3486 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3487                                       void *head, void *tail, int cnt,
3488                                       unsigned long addr)
3489 {
3490         /*
3491          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3492          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3493          */
3494         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3495                 do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
3496 }
3497
3498 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3499 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3500 {
3501         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
3502 }
3503 #endif
3504
3505 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3506 {
3507         s = cache_from_obj(s, x);
3508         if (!s)
3509                 return;
3510         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
3511         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s->name);
3512 }
3513 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3514
3515 struct detached_freelist {
3516         struct page *page;
3517         void *tail;
3518         void *freelist;
3519         int cnt;
3520         struct kmem_cache *s;
3521 };
3522
3523 static inline void free_nonslab_page(struct page *page, void *object)
3524 {
3525         unsigned int order = compound_order(page);
3526
3527         VM_BUG_ON_PAGE(!PageCompound(page), page);
3528         kfree_hook(object);
3529         mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B, -(PAGE_SIZE << order));
3530         __free_pages(page, order);
3531 }
3532
3533 /*
3534  * This function progressively scans the array with free objects (with
3535  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3536  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3537  * page/objects.  This can happen without any need for
3538  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3539  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3540  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3541  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3542  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3543  * to performance reasons.
3544  */
3545 static inline
3546 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3547                             void **p, struct detached_freelist *df)
3548 {
3549         size_t first_skipped_index = 0;
3550         int lookahead = 3;
3551         void *object;
3552         struct page *page;
3553
3554         /* Always re-init detached_freelist */
3555         df->page = NULL;
3556
3557         do {
3558                 object = p[--size];
3559                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3560         } while (!object && size);
3561
3562         if (!object)
3563                 return 0;
3564
3565         page = virt_to_head_page(object);
3566         if (!s) {
3567                 /* Handle kalloc'ed objects */
3568                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3569                         free_nonslab_page(page, object);
3570                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3571                         return size;
3572                 }
3573                 /* Derive kmem_cache from object */
3574                 df->s = page->slab_cache;
3575         } else {
3576                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3577         }
3578
3579         if (is_kfence_address(object)) {
3580                 slab_free_hook(df->s, object, false);
3581                 __kfence_free(object);
3582                 p[size] = NULL; /* mark object processed */
3583                 return size;
3584         }
3585
3586         /* Start new detached freelist */
3587         df->page = page;
3588         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3589         df->tail = object;
3590         df->freelist = object;
3591         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3592         df->cnt = 1;
3593
3594         while (size) {
3595                 object = p[--size];
3596                 if (!object)
3597                         continue; /* Skip processed objects */
3598
3599                 /* df->page is always set at this point */
3600                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3601                         /* Opportunity build freelist */
3602                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3603                         df->freelist = object;
3604                         df->cnt++;
3605                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3606
3607                         continue;
3608                 }
3609
3610                 /* Limit look ahead search */
3611                 if (!--lookahead)
3612                         break;
3613
3614                 if (!first_skipped_index)
3615                         first_skipped_index = size + 1;
3616         }
3617
3618         return first_skipped_index;
3619 }
3620
3621 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3622 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3623 {
3624         if (WARN_ON(!size))
3625                 return;
3626
3627         memcg_slab_free_hook(s, p, size);
3628         do {
3629                 struct detached_freelist df;
3630
3631                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3632                 if (!df.page)
3633                         continue;
3634
3635                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
3636         } while (likely(size));
3637 }
3638 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3639
3640 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3641 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3642                           void **p)
3643 {
3644         struct kmem_cache_cpu *c;
3645         int i;
3646         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3647
3648         /* memcg and kmem_cache debug support */
3649         s = slab_pre_alloc_hook(s, &objcg, size, flags);
3650         if (unlikely(!s))
3651                 return false;
3652         /*
3653          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3654          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3655          * handlers invoking normal fastpath.
3656          */
3657         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3658         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3659
3660         for (i = 0; i < size; i++) {
3661                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3662
3663                 if (unlikely(object)) {
3664                         p[i] = object;
3665                         continue;
3666                 }
3667
3668                 object = c->freelist;
3669                 if (unlikely(!object)) {
3670                         /*
3671                          * We may have removed an object from c->freelist using
3672                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3673                          * c->tid has not been bumped yet.
3674                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3675                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3676                          */
3677                         c->tid = next_tid(c->tid);
3678
3679                         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3680
3681                         /*
3682                          * Invoking slow path likely have side-effect
3683                          * of re-populating per CPU c->freelist
3684                          */
3685                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3686                                             _RET_IP_, c);
3687                         if (unlikely(!p[i]))
3688                                 goto error;
3689
3690                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3691                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3692
3693                         local_lock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3694
3695                         continue; /* goto for-loop */
3696                 }
3697                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3698                 p[i] = object;
3699                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3700         }
3701         c->tid = next_tid(c->tid);
3702         local_unlock_irq(&s->cpu_slab->lock);
3703         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3704
3705         /*
3706          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3707          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
3708          */
3709         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3710                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3711         return i;
3712 error:
3713         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3714         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3715         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3716         return 0;
3717 }
3718 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3719
3720
3721 /*
3722  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3723  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3724  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3725  * another.
3726  *
3727  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3728  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3729  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3730  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3731  * locking overhead.
3732  */
3733
3734 /*
3735  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3736  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3737  * and increases the number of allocations possible without having to
3738  * take the list_lock.
3739  */
3740 static unsigned int slub_min_order;
3741 static unsigned int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3742 static unsigned int slub_min_objects;
3743
3744 /*
3745  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3746  *
3747  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3748  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3749  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3750  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3751  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3752  * would be wasted.
3753  *
3754  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3755  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3756  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3757  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3758  *
3759  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3760  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3761  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3762  * of space in favor of a small page order.
3763  *
3764  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3765  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3766  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
3767  * the smallest order which will fit the object.
3768  */
3769 static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
3770                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
3771                 unsigned int fract_leftover)
3772 {
3773         unsigned int min_order = slub_min_order;
3774         unsigned int order;
3775
3776         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3777                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3778
3779         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
3780                         order <= max_order; order++) {
3781
3782                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
3783                 unsigned int rem;
3784
3785                 rem = slab_size % size;
3786
3787                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3788                         break;
3789         }
3790
3791         return order;
3792 }
3793
3794 static inline int calculate_order(unsigned int size)
3795 {
3796         unsigned int order;
3797         unsigned int min_objects;
3798         unsigned int max_objects;
3799         unsigned int nr_cpus;
3800
3801         /*
3802          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3803          * works by first attempting to generate a layout with
3804          * the best configuration and backing off gradually.
3805          *
3806          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3807          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3808          */
3809         min_objects = slub_min_objects;
3810         if (!min_objects) {
3811                 /*
3812                  * Some architectures will only update present cpus when
3813                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
3814                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
3815                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
3816                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
3817                  * order on systems that appear larger than they are, and too
3818                  * low order on systems that appear smaller than they are.
3819                  */
3820                 nr_cpus = num_present_cpus();
3821                 if (nr_cpus <= 1)
3822                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
3823                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
3824         }
3825         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
3826         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3827
3828         while (min_objects > 1) {
3829                 unsigned int fraction;
3830
3831                 fraction = 16;
3832                 while (fraction >= 4) {
3833                         order = slab_order(size, min_objects,
3834                                         slub_max_order, fraction);
3835                         if (order <= slub_max_order)
3836                                 return order;
3837                         fraction /= 2;
3838                 }
3839                 min_objects--;
3840         }
3841
3842         /*
3843          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3844          * lets see if we can place a single object there.
3845          */
3846         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
3847         if (order <= slub_max_order)
3848                 return order;
3849
3850         /*
3851          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3852          */
3853         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
3854         if (order < MAX_ORDER)
3855                 return order;
3856         return -ENOSYS;
3857 }
3858
3859 static void
3860 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3861 {
3862         n->nr_partial = 0;
3863         spin_lock_init(&n->list_lock);
3864         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3865 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3866         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3867         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3868         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3869 #endif
3870 }
3871
3872 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3873 {
3874         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3875                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3876
3877         /*
3878          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3879          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3880          */
3881         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3882                                      2 * sizeof(void *));
3883
3884         if (!s->cpu_slab)
3885                 return 0;
3886
3887         init_kmem_cache_cpus(s);
3888
3889         return 1;
3890 }
3891
3892 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3893
3894 /*
3895  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3896  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3897  * possible.
3898  *
3899  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3900  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3901  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3902  */
3903 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3904 {
3905         struct page *page;
3906         struct kmem_cache_node *n;
3907
3908         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3909
3910         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3911
3912         BUG_ON(!page);
3913         if (page_to_nid(page) != node) {
3914                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3915                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3916         }
3917
3918         n = page->freelist;
3919         BUG_ON(!n);
3920 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3921         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3922         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3923 #endif
3924         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
3925         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3926         page->inuse = 1;
3927         page->frozen = 0;
3928         kmem_cache_node->node[node] = n;
3929         init_kmem_cache_node(n);
3930         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3931
3932         /*
3933          * No locks need to be taken here as it has just been
3934          * initialized and there is no concurrent access.
3935          */
3936         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3937 }
3938
3939 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3940 {
3941         int node;
3942         struct kmem_cache_node *n;
3943
3944         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3945                 s->node[node] = NULL;
3946                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3947         }
3948 }
3949
3950 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3951 {
3952         cache_random_seq_destroy(s);
3953         free_percpu(s->cpu_slab);
3954         free_kmem_cache_nodes(s);
3955 }
3956
3957 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3958 {
3959         int node;
3960
3961         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
3962                 struct kmem_cache_node *n;
3963
3964                 if (slab_state == DOWN) {
3965                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3966                         continue;
3967                 }
3968                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3969                                                 GFP_KERNEL, node);
3970
3971                 if (!n) {
3972                         free_kmem_cache_nodes(s);
3973                         return 0;
3974                 }
3975
3976                 init_kmem_cache_node(n);
3977                 s->node[node] = n;
3978         }
3979         return 1;
3980 }
3981
3982 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3983 {
3984         if (min < MIN_PARTIAL)
3985                 min = MIN_PARTIAL;
3986         else if (min > MAX_PARTIAL)
3987                 min = MAX_PARTIAL;
3988         s->min_partial = min;
3989 }
3990
3991 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3992 {
3993 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3994         /*
3995          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3996          * per cpu partial lists of a processor.
3997          *
3998          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3999          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4000          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4001          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4002          *
4003          * This setting also determines
4004          *
4005          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
4006          *    per node list when we reach the limit.
4007          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
4008          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
4009          *    50% to keep some capacity around for frees.
4010          */
4011         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4012                 slub_set_cpu_partial(s, 0);
4013         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4014                 slub_set_cpu_partial(s, 2);
4015         else if (s->size >= 1024)
4016                 slub_set_cpu_partial(s, 6);
4017         else if (s->size >= 256)
4018                 slub_set_cpu_partial(s, 13);
4019         else
4020                 slub_set_cpu_partial(s, 30);
4021 #endif
4022 }
4023
4024 /*
4025  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4026  * a slab object.
4027  */
4028 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
4029 {
4030         slab_flags_t flags = s->flags;
4031         unsigned int size = s->object_size;
4032         unsigned int order;
4033
4034         /*
4035          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4036          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4037          * the possible location of the free pointer.
4038          */
4039         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4040
4041 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4042         /*
4043          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4044          * the slab may touch the object after free or before allocation
4045          * then we should never poison the object itself.
4046          */
4047         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4048                         !s->ctor)
4049                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4050         else
4051                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4052
4053
4054         /*
4055          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4056          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4057          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4058          */
4059         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4060                 size += sizeof(void *);
4061 #endif
4062
4063         /*
4064          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4065          * by the object and redzoning.
4066          */
4067         s->inuse = size;
4068
4069         if ((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4070             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4071             s->ctor) {
4072                 /*
4073                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4074                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4075                  * kmem_cache_free.
4076                  *
4077                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4078                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4079                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4080                  *
4081                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4082                  * pointer is outside of the object is used in the
4083                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4084                  * longer true, the function needs to be modified.
4085                  */
4086                 s->offset = size;
4087                 size += sizeof(void *);
4088         } else {
4089                 /*
4090                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4091                  * it away from the edges of the object to avoid small
4092                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4093                  */
4094                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4095         }
4096
4097 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4098         if (flags & SLAB_STORE_USER)
4099                 /*
4100                  * Need to store information about allocs and frees after
4101                  * the object.
4102                  */
4103                 size += 2 * sizeof(struct track);
4104 #endif
4105
4106         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4107 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4108         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4109                 /*
4110                  * Add some empty padding so that we can catch
4111                  * overwrites from earlier objects rather than let
4112                  * tracking information or the free pointer be
4113                  * corrupted if a user writes before the start
4114                  * of the object.
4115                  */
4116                 size += sizeof(void *);
4117
4118                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4119                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4120                 size += s->red_left_pad;
4121         }
4122 #endif
4123
4124         /*
4125          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4126          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4127          * each object to conform to the alignment.
4128          */
4129         size = ALIGN(size, s->align);
4130         s->size = size;
4131         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4132         if (forced_order >= 0)
4133                 order = forced_order;
4134         else
4135                 order = calculate_order(size);
4136
4137         if ((int)order < 0)
4138                 return 0;
4139
4140         s->allocflags = 0;
4141         if (order)
4142                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4143
4144         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4145                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4146
4147         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4148                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4149
4150         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4151                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4152
4153         /*
4154          * Determine the number of objects per slab
4155          */
4156         s->oo = oo_make(order, size);
4157         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4158         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
4159                 s->max = s->oo;
4160
4161         return !!oo_objects(s->oo);
4162 }
4163
4164 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4165 {
4166         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4167 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4168         s->random = get_random_long();
4169 #endif
4170
4171         if (!calculate_sizes(s, -1))
4172                 goto error;
4173         if (disable_higher_order_debug) {
4174                 /*
4175                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4176                  * order increased.
4177                  */
4178                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4179                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4180                         s->offset = 0;
4181                         if (!calculate_sizes(s, -1))
4182                                 goto error;
4183                 }
4184         }
4185
4186 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4187     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4188         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4189                 /* Enable fast mode */
4190                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4191 #endif
4192
4193         /*
4194          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
4195          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4196          */
4197         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
4198
4199         set_cpu_partial(s);
4200
4201 #ifdef CONFIG_NUMA
4202         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4203 #endif
4204
4205         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4206         if (slab_state >= UP) {
4207                 if (init_cache_random_seq(s))
4208                         goto error;
4209         }
4210
4211         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4212                 goto error;
4213
4214         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4215                 return 0;
4216
4217 error:
4218         __kmem_cache_release(s);
4219         return -EINVAL;
4220 }
4221
4222 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4223                               const char *text)
4224 {
4225 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4226         void *addr = page_address(page);
4227         unsigned long flags;
4228         unsigned long *map;
4229         void *p;
4230
4231         slab_err(s, page, text, s->name);
4232         slab_lock(page, &flags);
4233
4234         map = get_map(s, page);
4235         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4236
4237                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), map)) {
4238                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4239                         print_tracking(s, p);
4240                 }
4241         }
4242         put_map(map);
4243         slab_unlock(page, &flags);
4244 #endif
4245 }
4246
4247 /*
4248  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4249  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4250  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4251  */
4252 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4253 {
4254         LIST_HEAD(discard);
4255         struct page *page, *h;
4256
4257         BUG_ON(irqs_disabled());
4258         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4259         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, slab_list) {
4260                 if (!page->inuse) {
4261                         remove_partial(n, page);
4262                         list_add(&page->slab_list, &discard);
4263                 } else {
4264                         list_slab_objects(s, page,
4265                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4266                 }
4267         }
4268         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4269
4270         list_for_each_entry_safe(page, h, &discard, slab_list)
4271                 discard_slab(s, page);
4272 }
4273
4274 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4275 {
4276         int node;
4277         struct kmem_cache_node *n;
4278
4279         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4280                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4281                         return false;
4282         return true;
4283 }
4284
4285 /*
4286  * Release all resources used by a slab cache.
4287  */
4288 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4289 {
4290         int node;
4291         struct kmem_cache_node *n;
4292
4293         flush_all_cpus_locked(s);
4294         /* Attempt to free all objects */
4295         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4296                 free_partial(s, n);
4297                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4298                         return 1;
4299         }
4300         return 0;
4301 }
4302
4303 #ifdef CONFIG_PRINTK
4304 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page)
4305 {
4306         void *base;
4307         int __maybe_unused i;
4308         unsigned int objnr;
4309         void *objp;
4310         void *objp0;
4311         struct kmem_cache *s = page->slab_cache;
4312         struct track __maybe_unused *trackp;
4313
4314         kpp->kp_ptr = object;
4315         kpp->kp_page = page;
4316         kpp->kp_slab_cache = s;
4317         base = page_address(page);
4318         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4319 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4320         objp = restore_red_left(s, objp0);
4321 #else
4322         objp = objp0;
4323 #endif
4324         objnr = obj_to_index(s, page, objp);
4325         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4326         objp = base + s->size * objnr;
4327         kpp->kp_objp = objp;
4328         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + page->objects * s->size || (objp - base) % s->size) ||
4329             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4330                 return;
4331 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4332         objp = fixup_red_left(s, objp);
4333         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4334         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4335 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
4336         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4337                 kpp->kp_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4338                 if (!kpp->kp_stack[i])
4339                         break;
4340         }
4341
4342         trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4343         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++) {
4344                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)trackp->addrs[i];
4345                 if (!kpp->kp_free_stack[i])
4346                         break;
4347         }
4348 #endif
4349 #endif
4350 }
4351 #endif
4352
4353 /********************************************************************
4354  *              Kmalloc subsystem
4355  *******************************************************************/
4356
4357 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4358 {
4359         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4360
4361         return 1;
4362 }
4363
4364 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4365
4366 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4367 {
4368         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4369         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4370
4371         return 1;
4372 }
4373
4374 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4375
4376 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4377 {
4378         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4379
4380         return 1;
4381 }
4382
4383 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4384
4385 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
4386 {
4387         struct kmem_cache *s;
4388         void *ret;
4389
4390         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4391                 return kmalloc_large(size, flags);
4392
4393         s = kmalloc_slab(size, flags);
4394
4395         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4396                 return s;
4397
4398         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_, size);
4399
4400         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
4401
4402         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4403
4404         return ret;
4405 }
4406 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
4407
4408 #ifdef CONFIG_NUMA
4409 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4410 {
4411         struct page *page;
4412         void *ptr = NULL;
4413         unsigned int order = get_order(size);
4414
4415         flags |= __GFP_COMP;
4416         page = alloc_pages_node(node, flags, order);
4417         if (page) {
4418                 ptr = page_address(page);
4419                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
4420                                       PAGE_SIZE << order);
4421         }
4422
4423         return kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
4424 }
4425
4426 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
4427 {
4428         struct kmem_cache *s;
4429         void *ret;
4430
4431         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4432                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
4433
4434                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
4435                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4436                                    flags, node);
4437
4438                 return ret;
4439         }
4440
4441         s = kmalloc_slab(size, flags);
4442
4443         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4444                 return s;
4445
4446         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_, size);
4447
4448         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
4449
4450         ret = kasan_kmalloc(s, ret, size, flags);
4451
4452         return ret;
4453 }
4454 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
4455 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4456
4457 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4458 /*
4459  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4460  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4461  * cache's usercopy region.
4462  *
4463  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4464  * to indicate an error.
4465  */
4466 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4467                          bool to_user)
4468 {
4469         struct kmem_cache *s;
4470         unsigned int offset;
4471         size_t object_size;
4472         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4473
4474         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4475
4476         /* Find object and usable object size. */
4477         s = page->slab_cache;
4478
4479         /* Reject impossible pointers. */
4480         if (ptr < page_address(page))
4481                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4482                                to_user, 0, n);
4483
4484         /* Find offset within object. */
4485         if (is_kfence)
4486                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4487         else
4488                 offset = (ptr - page_address(page)) % s->size;
4489
4490         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4491         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4492                 if (offset < s->red_left_pad)
4493                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4494                                        s->name, to_user, offset, n);
4495                 offset -= s->red_left_pad;
4496         }
4497
4498         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4499         if (offset >= s->useroffset &&
4500             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4501             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4502                 return;
4503
4504         /*
4505          * If the copy is still within the allocated object, produce
4506          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4507          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4508          * whitelists.
4509          */
4510         object_size = slab_ksize(s);
4511         if (usercopy_fallback &&
4512             offset <= object_size && n <= object_size - offset) {
4513                 usercopy_warn("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4514                 return;
4515         }
4516
4517         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4518 }
4519 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4520
4521 size_t __ksize(const void *object)
4522 {
4523         struct page *page;
4524
4525         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
4526                 return 0;
4527
4528         page = virt_to_head_page(object);
4529
4530         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4531                 WARN_ON(!PageCompound(page));
4532                 return page_size(page);
4533         }
4534
4535         return slab_ksize(page->slab_cache);
4536 }
4537 EXPORT_SYMBOL(__ksize);
4538
4539 void kfree(const void *x)
4540 {
4541         struct page *page;
4542         void *object = (void *)x;
4543
4544         trace_kfree(_RET_IP_, x);
4545
4546         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
4547                 return;
4548
4549         page = virt_to_head_page(x);
4550         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
4551                 free_nonslab_page(page, object);
4552                 return;
4553         }
4554         slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
4555 }
4556 EXPORT_SYMBOL(kfree);
4557
4558 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4559
4560 /*
4561  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4562  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4563  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4564  *
4565  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4566  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4567  * are freed in them.
4568  */
4569 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4570 {
4571         int node;
4572         int i;
4573         struct kmem_cache_node *n;
4574         struct page *page;
4575         struct page *t;
4576         struct list_head discard;
4577         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4578         unsigned long flags;
4579         int ret = 0;
4580
4581         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4582                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4583                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4584                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4585
4586                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4587
4588                 /*
4589                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4590                  *
4591                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4592                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
4593                  */
4594                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, slab_list) {
4595                         int free = page->objects - page->inuse;
4596
4597                         /* Do not reread page->inuse */
4598                         barrier();
4599
4600                         /* We do not keep full slabs on the list */
4601                         BUG_ON(free <= 0);
4602
4603                         if (free == page->objects) {
4604                                 list_move(&page->slab_list, &discard);
4605                                 n->nr_partial--;
4606                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4607                                 list_move(&page->slab_list, promote + free - 1);
4608                 }
4609
4610                 /*
4611                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4612                  * partial list.
4613                  */
4614                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4615                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4616
4617                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4618
4619                 /* Release empty slabs */
4620                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, slab_list)
4621                         discard_slab(s, page);
4622
4623                 if (slabs_node(s, node))
4624                         ret = 1;
4625         }
4626
4627         return ret;
4628 }
4629
4630 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4631 {
4632         flush_all(s);
4633         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4634 }
4635
4636 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4637 {
4638         struct kmem_cache *s;
4639
4640         mutex_lock(&slab_mutex);
4641         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4642                 flush_all_cpus_locked(s);
4643                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4644         }
4645         mutex_unlock(&slab_mutex);
4646
4647         return 0;
4648 }
4649
4650 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4651 {
4652         struct memory_notify *marg = arg;
4653         int offline_node;
4654
4655         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4656
4657         /*
4658          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4659          * for it yet.
4660          */
4661         if (offline_node < 0)
4662                 return;
4663
4664         mutex_lock(&slab_mutex);
4665         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4666         /*
4667          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4668          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4669          * slab_mutex.
4670          */
4671         mutex_unlock(&slab_mutex);
4672 }
4673
4674 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4675 {
4676         struct kmem_cache_node *n;
4677         struct kmem_cache *s;
4678         struct memory_notify *marg = arg;
4679         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4680         int ret = 0;
4681
4682         /*
4683          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4684          * already created. Nothing to do.
4685          */
4686         if (nid < 0)
4687                 return 0;
4688
4689         /*
4690          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4691          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4692          * online.
4693          */
4694         mutex_lock(&slab_mutex);
4695         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4696                 /*
4697                  * The structure may already exist if the node was previously
4698                  * onlined and offlined.
4699                  */
4700                 if (get_node(s, nid))
4701                         continue;
4702                 /*
4703                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4704                  *      since memory is not yet available from the node that
4705                  *      is brought up.
4706                  */
4707                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4708                 if (!n) {
4709                         ret = -ENOMEM;
4710                         goto out;
4711                 }
4712                 init_kmem_cache_node(n);
4713                 s->node[nid] = n;
4714         }
4715         /*
4716          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4717          * initialized for the new node.
4718          */
4719         node_set(nid, slab_nodes);
4720 out:
4721         mutex_unlock(&slab_mutex);
4722         return ret;
4723 }
4724
4725 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4726                                 unsigned long action, void *arg)
4727 {
4728         int ret = 0;
4729
4730         switch (action) {
4731         case MEM_GOING_ONLINE:
4732                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4733                 break;
4734         case MEM_GOING_OFFLINE:
4735                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4736                 break;
4737         case MEM_OFFLINE:
4738         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4739                 slab_mem_offline_callback(arg);
4740                 break;
4741         case MEM_ONLINE:
4742         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4743                 break;
4744         }
4745         if (ret)
4746                 ret = notifier_from_errno(ret);
4747         else
4748                 ret = NOTIFY_OK;
4749         return ret;
4750 }
4751
4752 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
4753         .notifier_call = slab_memory_callback,
4754         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
4755 };
4756
4757 /********************************************************************
4758  *                      Basic setup of slabs
4759  *******************************************************************/
4760
4761 /*
4762  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4763  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4764  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4765  */
4766
4767 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4768 {
4769         int node;
4770         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4771         struct kmem_cache_node *n;
4772
4773         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4774
4775         /*
4776          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4777          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4778          * IPIs around.
4779          */
4780         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4781         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4782                 struct page *p;
4783
4784                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4785                         p->slab_cache = s;
4786
4787 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4788                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4789                         p->slab_cache = s;
4790 #endif
4791         }
4792         list_add(&s->list, &slab_caches);
4793         return s;
4794 }
4795
4796 void __init kmem_cache_init(void)
4797 {
4798         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
4799                 boot_kmem_cache_node;
4800         int node;
4801
4802         if (debug_guardpage_minorder())
4803                 slub_max_order = 0;
4804
4805         /* Print slub debugging pointers without hashing */
4806         if (__slub_debug_enabled())
4807                 no_hash_pointers_enable(NULL);
4808
4809         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
4810         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
4811
4812         /*
4813          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
4814          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
4815          */
4816         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4817                 node_set(node, slab_nodes);
4818
4819         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
4820                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4821
4822         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
4823
4824         /* Able to allocate the per node structures */
4825         slab_state = PARTIAL;
4826
4827         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
4828                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
4829                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
4830                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
4831
4832         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
4833         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
4834
4835         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
4836         setup_kmalloc_cache_index_table();
4837         create_kmalloc_caches(0);
4838
4839         /* Setup random freelists for each cache */
4840         init_freelist_randomization();
4841
4842         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
4843                                   slub_cpu_dead);
4844
4845         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
4846                 cache_line_size(),
4847                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
4848                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
4849 }
4850
4851 void __init kmem_cache_init_late(void)
4852 {
4853 }
4854
4855 struct kmem_cache *
4856 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
4857                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
4858 {
4859         struct kmem_cache *s;
4860
4861         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
4862         if (s) {
4863                 s->refcount++;
4864
4865                 /*
4866                  * Adjust the object sizes so that we clear
4867                  * the complete object on kzalloc.
4868                  */
4869                 s->object_size = max(s->object_size, size);
4870                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
4871
4872                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
4873                         s->refcount--;
4874                         s = NULL;
4875                 }
4876         }
4877
4878         return s;
4879 }
4880
4881 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4882 {
4883         int err;
4884
4885         err = kmem_cache_open(s, flags);
4886         if (err)
4887                 return err;
4888
4889         /* Mutex is not taken during early boot */
4890         if (slab_state <= UP)
4891                 return 0;
4892
4893         err = sysfs_slab_add(s);
4894         if (err) {
4895                 __kmem_cache_release(s);
4896                 return err;
4897         }
4898
4899         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
4900                 debugfs_slab_add(s);
4901
4902         return 0;
4903 }
4904
4905 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
4906 {
4907         struct kmem_cache *s;
4908         void *ret;
4909
4910         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
4911                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
4912
4913         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4914
4915         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4916                 return s;
4917
4918         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller, size);
4919
4920         /* Honor the call site pointer we received. */
4921         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
4922
4923         return ret;
4924 }
4925 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
4926
4927 #ifdef CONFIG_NUMA
4928 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
4929                                         int node, unsigned long caller)
4930 {
4931         struct kmem_cache *s;
4932         void *ret;
4933
4934         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
4935                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
4936
4937                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
4938                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
4939                                    gfpflags, node);
4940
4941                 return ret;
4942         }
4943
4944         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
4945
4946         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
4947                 return s;
4948
4949         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller, size);
4950
4951         /* Honor the call site pointer we received. */
4952         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
4953
4954         return ret;
4955 }
4956 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
4957 #endif
4958
4959 #ifdef CONFIG_SYSFS
4960 static int count_inuse(struct page *page)
4961 {
4962         return page->inuse;
4963 }
4964
4965 static int count_total(struct page *page)
4966 {
4967         return page->objects;
4968 }
4969 #endif
4970
4971 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4972 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4973                           unsigned long *obj_map)
4974 {
4975         void *p;
4976         void *addr = page_address(page);
4977         unsigned long flags;
4978
4979         slab_lock(page, &flags);
4980
4981         if (!check_slab(s, page) || !on_freelist(s, page, NULL))
4982                 goto unlock;
4983
4984         /* Now we know that a valid freelist exists */
4985         __fill_map(obj_map, s, page);
4986         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
4987                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
4988                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
4989
4990                 if (!check_object(s, page, p, val))
4991                         break;
4992         }
4993 unlock:
4994         slab_unlock(page, &flags);
4995 }
4996
4997 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4998                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
4999 {
5000         unsigned long count = 0;
5001         struct page *page;
5002         unsigned long flags;
5003
5004         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5005
5006         list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list) {
5007                 validate_slab(s, page, obj_map);
5008                 count++;
5009         }
5010         if (count != n->nr_partial) {
5011                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5012                        s->name, count, n->nr_partial);
5013                 slab_add_kunit_errors();
5014         }
5015
5016         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5017                 goto out;
5018
5019         list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list) {
5020                 validate_slab(s, page, obj_map);
5021                 count++;
5022         }
5023         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5024                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5025                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5026                 slab_add_kunit_errors();
5027         }
5028
5029 out:
5030         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5031         return count;
5032 }
5033
5034 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5035 {
5036         int node;
5037         unsigned long count = 0;
5038         struct kmem_cache_node *n;
5039         unsigned long *obj_map;
5040
5041         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5042         if (!obj_map)
5043                 return -ENOMEM;
5044
5045         flush_all(s);
5046         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5047                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5048
5049         bitmap_free(obj_map);
5050
5051         return count;
5052 }
5053 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5054
5055 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5056 /*
5057  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5058  * and freed.
5059  */
5060
5061 struct location {
5062         unsigned long count;
5063         unsigned long addr;
5064         long long sum_time;
5065         long min_time;
5066         long max_time;
5067         long min_pid;
5068         long max_pid;
5069         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5070         nodemask_t nodes;
5071 };
5072
5073 struct loc_track {
5074         unsigned long max;
5075         unsigned long count;
5076         struct location *loc;
5077         loff_t idx;
5078 };
5079
5080 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5081
5082 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5083 {
5084         if (t->max)
5085                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5086                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5087 }
5088
5089 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5090 {
5091         struct location *l;
5092         int order;
5093
5094         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5095
5096         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5097         if (!l)
5098                 return 0;
5099
5100         if (t->count) {
5101                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5102                 free_loc_track(t);
5103         }
5104         t->max = max;
5105         t->loc = l;
5106         return 1;
5107 }
5108
5109 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5110                                 const struct track *track)
5111 {
5112         long start, end, pos;
5113         struct location *l;
5114         unsigned long caddr;
5115         unsigned long age = jiffies - track->when;
5116
5117         start = -1;
5118         end = t->count;
5119
5120         for ( ; ; ) {
5121                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5122
5123                 /*
5124                  * There is nothing at "end". If we end up there
5125                  * we need to add something to before end.
5126                  */
5127                 if (pos == end)
5128                         break;
5129
5130                 caddr = t->loc[pos].addr;
5131                 if (track->addr == caddr) {
5132
5133                         l = &t->loc[pos];
5134                         l->count++;
5135                         if (track->when) {
5136                                 l->sum_time += age;
5137                                 if (age < l->min_time)
5138                                         l->min_time = age;
5139                                 if (age > l->max_time)
5140                                         l->max_time = age;
5141
5142                                 if (track->pid < l->min_pid)
5143                                         l->min_pid = track->pid;
5144                                 if (track->pid > l->max_pid)
5145                                         l->max_pid = track->pid;
5146
5147                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5148                                                 to_cpumask(l->cpus));
5149                         }
5150                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5151                         return 1;
5152                 }
5153
5154                 if (track->addr < caddr)
5155                         end = pos;
5156                 else
5157                         start = pos;
5158         }
5159
5160         /*
5161          * Not found. Insert new tracking element.
5162          */
5163         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5164                 return 0;
5165
5166         l = t->loc + pos;
5167         if (pos < t->count)
5168                 memmove(l + 1, l,
5169                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5170         t->count++;
5171         l->count = 1;
5172         l->addr = track->addr;
5173         l->sum_time = age;
5174         l->min_time = age;
5175         l->max_time = age;
5176         l->min_pid = track->pid;
5177         l->max_pid = track->pid;
5178         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5179         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5180         nodes_clear(l->nodes);
5181         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5182         return 1;
5183 }
5184
5185 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5186                 struct page *page, enum track_item alloc,
5187                 unsigned long *obj_map)
5188 {
5189         void *addr = page_address(page);
5190         void *p;
5191
5192         __fill_map(obj_map, s, page);
5193
5194         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
5195                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5196                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
5197 }
5198 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5199 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5200
5201 #ifdef CONFIG_SYSFS
5202 enum slab_stat_type {
5203         SL_ALL,                 /* All slabs */
5204         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5205         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5206         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5207         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5208 };
5209
5210 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5211 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5212 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5213 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5214 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5215
5216 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5217                                  char *buf, unsigned long flags)
5218 {
5219         unsigned long total = 0;
5220         int node;
5221         int x;
5222         unsigned long *nodes;
5223         int len = 0;
5224
5225         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5226         if (!nodes)
5227                 return -ENOMEM;
5228
5229         if (flags & SO_CPU) {
5230                 int cpu;
5231
5232                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5233                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5234                                                                cpu);
5235                         int node;
5236                         struct page *page;
5237
5238                         page = READ_ONCE(c->page);
5239                         if (!page)
5240                                 continue;
5241
5242                         node = page_to_nid(page);
5243                         if (flags & SO_TOTAL)
5244                                 x = page->objects;
5245                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5246                                 x = page->inuse;
5247                         else
5248                                 x = 1;
5249
5250                         total += x;
5251                         nodes[node] += x;
5252
5253                         page = slub_percpu_partial_read_once(c);
5254                         if (page) {
5255                                 node = page_to_nid(page);
5256                                 if (flags & SO_TOTAL)
5257                                         WARN_ON_ONCE(1);
5258                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5259                                         WARN_ON_ONCE(1);
5260                                 else
5261                                         x = page->pages;
5262                                 total += x;
5263                                 nodes[node] += x;
5264                         }
5265                 }
5266         }
5267
5268         /*
5269          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5270          * already held which will conflict with an existing lock order:
5271          *
5272          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5273          *
5274          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5275          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5276          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5277          */
5278
5279 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5280         if (flags & SO_ALL) {
5281                 struct kmem_cache_node *n;
5282
5283                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5284
5285                         if (flags & SO_TOTAL)
5286                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5287                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5288                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5289                                         count_partial(n, count_free);
5290                         else
5291                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5292                         total += x;
5293                         nodes[node] += x;
5294                 }
5295
5296         } else
5297 #endif
5298         if (flags & SO_PARTIAL) {
5299                 struct kmem_cache_node *n;
5300
5301                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5302                         if (flags & SO_TOTAL)
5303                                 x = count_partial(n, count_total);
5304                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5305                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5306                         else
5307                                 x = n->nr_partial;
5308                         total += x;
5309                         nodes[node] += x;
5310                 }
5311         }
5312
5313         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5314 #ifdef CONFIG_NUMA
5315         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5316                 if (nodes[node])
5317                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5318                                              node, nodes[node]);
5319         }
5320 #endif
5321         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5322         kfree(nodes);
5323
5324         return len;
5325 }
5326
5327 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5328 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5329
5330 struct slab_attribute {
5331         struct attribute attr;
5332         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5333         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5334 };
5335
5336 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5337         static struct slab_attribute _name##_attr = \
5338         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
5339
5340 #define SLAB_ATTR(_name) \
5341         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
5342         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
5343
5344 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5345 {
5346         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5347 }
5348 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5349
5350 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5351 {
5352         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5353 }
5354 SLAB_ATTR_RO(align);
5355
5356 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5357 {
5358         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5359 }
5360 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5361
5362 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5363 {
5364         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5365 }
5366 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5367
5368 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5369 {
5370         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5371 }
5372 SLAB_ATTR_RO(order);
5373
5374 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5375 {
5376         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5377 }
5378
5379 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5380                                  size_t length)
5381 {
5382         unsigned long min;
5383         int err;
5384
5385         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5386         if (err)
5387                 return err;
5388
5389         set_min_partial(s, min);
5390         return length;
5391 }
5392 SLAB_ATTR(min_partial);
5393
5394 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5395 {
5396         return sysfs_emit(buf, "%u\n", slub_cpu_partial(s));
5397 }
5398
5399 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5400                                  size_t length)
5401 {
5402         unsigned int objects;
5403         int err;
5404
5405         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5406         if (err)
5407                 return err;
5408         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5409                 return -EINVAL;
5410
5411         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5412         flush_all(s);
5413         return length;
5414 }
5415 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5416
5417 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5418 {
5419         if (!s->ctor)
5420                 return 0;
5421         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5422 }
5423 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5424
5425 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5426 {
5427         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5428 }
5429 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5430
5431 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5432 {
5433         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5434 }
5435 SLAB_ATTR_RO(partial);
5436
5437 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5438 {
5439         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5440 }
5441 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5442
5443 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5444 {
5445         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5446 }
5447 SLAB_ATTR_RO(objects);
5448
5449 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5450 {
5451         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5452 }
5453 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5454
5455 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5456 {
5457         int objects = 0;
5458         int pages = 0;
5459         int cpu;
5460         int len = 0;
5461
5462         for_each_online_cpu(cpu) {
5463                 struct page *page;
5464
5465                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5466
5467                 if (page) {
5468                         pages += page->pages;
5469                         objects += page->pobjects;
5470                 }
5471         }
5472
5473         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, pages);
5474
5475 #ifdef CONFIG_SMP
5476         for_each_online_cpu(cpu) {
5477                 struct page *page;
5478
5479                 page = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5480                 if (page)
5481                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5482                                              cpu, page->pobjects, page->pages);
5483         }
5484 #endif
5485         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5486
5487         return len;
5488 }
5489 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5490
5491 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5492 {
5493         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5494 }
5495 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5496
5497 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5498 {
5499         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5500 }
5501 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5502
5503 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5504 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5505 {
5506         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5507 }
5508 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5509 #endif
5510
5511 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5512 {
5513         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5514 }
5515 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5516
5517 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5518 {
5519         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5520 }
5521 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5522
5523 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5524 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5525 {
5526         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5527 }
5528 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5529
5530 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5531 {
5532         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5533 }
5534 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5535
5536 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5537 {
5538         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5539 }
5540 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5541
5542 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5543 {
5544         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5545 }
5546 SLAB_ATTR_RO(trace);
5547
5548 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5549 {
5550         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5551 }
5552
5553 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5554
5555 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5556 {
5557         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5558 }
5559
5560 SLAB_ATTR_RO(poison);
5561
5562 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5563 {
5564         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5565 }
5566
5567 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5568
5569 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5570 {
5571         return 0;
5572 }
5573
5574 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5575                         const char *buf, size_t length)
5576 {
5577         int ret = -EINVAL;
5578
5579         if (buf[0] == '1') {
5580                 ret = validate_slab_cache(s);
5581                 if (ret >= 0)
5582                         ret = length;
5583         }
5584         return ret;
5585 }
5586 SLAB_ATTR(validate);
5587
5588 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5589
5590 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5591 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5592 {
5593         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5594 }
5595 SLAB_ATTR_RO(failslab);
5596 #endif
5597
5598 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5599 {
5600         return 0;
5601 }
5602
5603 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5604                         const char *buf, size_t length)
5605 {
5606         if (buf[0] == '1')
5607                 kmem_cache_shrink(s);
5608         else
5609                 return -EINVAL;
5610         return length;
5611 }
5612 SLAB_ATTR(shrink);
5613
5614 #ifdef CONFIG_NUMA
5615 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5616 {
5617         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5618 }
5619
5620 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5621                                 const char *buf, size_t length)
5622 {
5623         unsigned int ratio;
5624         int err;
5625
5626         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5627         if (err)
5628                 return err;
5629         if (ratio > 100)
5630                 return -ERANGE;
5631
5632         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5633
5634         return length;
5635 }
5636 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5637 #endif
5638
5639 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5640 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5641 {
5642         unsigned long sum  = 0;
5643         int cpu;
5644         int len = 0;
5645         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5646
5647         if (!data)
5648                 return -ENOMEM;
5649
5650         for_each_online_cpu(cpu) {
5651                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5652
5653                 data[cpu] = x;
5654                 sum += x;
5655         }
5656
5657         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5658
5659 #ifdef CONFIG_SMP
5660         for_each_online_cpu(cpu) {
5661                 if (data[cpu])
5662                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5663                                              cpu, data[cpu]);
5664         }
5665 #endif
5666         kfree(data);
5667         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5668
5669         return len;
5670 }
5671
5672 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5673 {
5674         int cpu;
5675
5676         for_each_online_cpu(cpu)
5677                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5678 }
5679
5680 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5681 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5682 {                                                               \
5683         return show_stat(s, buf, si);                           \
5684 }                                                               \
5685 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5686                                 const char *buf, size_t length) \
5687 {                                                               \
5688         if (buf[0] != '0')                                      \
5689                 return -EINVAL;                                 \
5690         clear_stat(s, si);                                      \
5691         return length;                                          \
5692 }                                                               \
5693 SLAB_ATTR(text);                                                \
5694
5695 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5696 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5697 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5698 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5699 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5700 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5701 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5702 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5703 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5704 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5705 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5706 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5707 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5708 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5709 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5710 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5711 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5712 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5713 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5714 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5715 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5716 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5717 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5718 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5719 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5720 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5721 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5722
5723 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5724         &slab_size_attr.attr,
5725         &object_size_attr.attr,
5726         &objs_per_slab_attr.attr,
5727         &order_attr.attr,
5728         &min_partial_attr.attr,
5729         &cpu_partial_attr.attr,
5730         &objects_attr.attr,
5731         &objects_partial_attr.attr,
5732         &partial_attr.attr,
5733         &cpu_slabs_attr.attr,
5734         &ctor_attr.attr,
5735         &aliases_attr.attr,
5736         &align_attr.attr,
5737         &hwcache_align_attr.attr,
5738         &reclaim_account_attr.attr,
5739         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5740         &shrink_attr.attr,
5741         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5742 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5743         &total_objects_attr.attr,
5744         &slabs_attr.attr,
5745         &sanity_checks_attr.attr,
5746         &trace_attr.attr,
5747         &red_zone_attr.attr,
5748         &poison_attr.attr,
5749         &store_user_attr.attr,
5750         &validate_attr.attr,
5751 #endif
5752 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5753         &cache_dma_attr.attr,
5754 #endif
5755 #ifdef CONFIG_NUMA
5756         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5757 #endif
5758 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5759         &alloc_fastpath_attr.attr,
5760         &alloc_slowpath_attr.attr,
5761         &free_fastpath_attr.attr,
5762         &free_slowpath_attr.attr,
5763         &free_frozen_attr.attr,
5764         &free_add_partial_attr.attr,
5765         &free_remove_partial_attr.attr,
5766         &alloc_from_partial_attr.attr,
5767         &alloc_slab_attr.attr,
5768         &alloc_refill_attr.attr,
5769         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5770         &free_slab_attr.attr,
5771         &cpuslab_flush_attr.attr,
5772         &deactivate_full_attr.attr,
5773         &deactivate_empty_attr.attr,
5774         &deactivate_to_head_attr.attr,
5775         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5776         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5777         &deactivate_bypass_attr.attr,
5778         &order_fallback_attr.attr,
5779         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5780         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5781         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5782         &cpu_partial_free_attr.attr,
5783         &cpu_partial_node_attr.attr,
5784         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5785 #endif
5786 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5787         &failslab_attr.attr,
5788 #endif
5789         &usersize_attr.attr,
5790
5791         NULL
5792 };
5793
5794 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
5795         .attrs = slab_attrs,
5796 };
5797
5798 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5799                                 struct attribute *attr,
5800                                 char *buf)
5801 {
5802         struct slab_attribute *attribute;
5803         struct kmem_cache *s;
5804         int err;
5805
5806         attribute = to_slab_attr(attr);
5807         s = to_slab(kobj);
5808
5809         if (!attribute->show)
5810                 return -EIO;
5811
5812         err = attribute->show(s, buf);
5813
5814         return err;
5815 }
5816
5817 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5818                                 struct attribute *attr,
5819                                 const char *buf, size_t len)
5820 {
5821         struct slab_attribute *attribute;
5822         struct kmem_cache *s;
5823         int err;
5824
5825         attribute = to_slab_attr(attr);
5826         s = to_slab(kobj);
5827
5828         if (!attribute->store)
5829                 return -EIO;
5830
5831         err = attribute->store(s, buf, len);
5832         return err;
5833 }
5834
5835 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5836 {
5837         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5838 }
5839
5840 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5841         .show = slab_attr_show,
5842         .store = slab_attr_store,
5843 };
5844
5845 static struct kobj_type slab_ktype = {
5846         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5847         .release = kmem_cache_release,
5848 };
5849
5850 static struct kset *slab_kset;
5851
5852 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5853 {
5854         return slab_kset;
5855 }
5856
5857 #define ID_STR_LENGTH 64
5858
5859 /* Create a unique string id for a slab cache:
5860  *
5861  * Format       :[flags-]size
5862  */
5863 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5864 {
5865         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5866         char *p = name;
5867
5868         BUG_ON(!name);
5869
5870         *p++ = ':';
5871         /*
5872          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5873          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5874          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5875          * are matched during merging to guarantee that the id is
5876          * unique.
5877          */
5878         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5879                 *p++ = 'd';
5880         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
5881                 *p++ = 'D';
5882         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5883                 *p++ = 'a';
5884         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
5885                 *p++ = 'F';
5886         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
5887                 *p++ = 'A';
5888         if (p != name + 1)
5889                 *p++ = '-';
5890         p += sprintf(p, "%07u", s->size);
5891
5892         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5893         return name;
5894 }
5895
5896 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5897 {
5898         int err;
5899         const char *name;
5900         struct kset *kset = cache_kset(s);
5901         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5902
5903         if (!kset) {
5904                 kobject_init(&s->kobj, &slab_ktype);
5905                 return 0;
5906         }
5907
5908         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
5909                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
5910                 unmergeable = 1;
5911
5912         if (unmergeable) {
5913                 /*
5914                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5915                  * This is typically the case for debug situations. In that
5916                  * case we can catch duplicate names easily.
5917                  */
5918                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5919                 name = s->name;
5920         } else {
5921                 /*
5922                  * Create a unique name for the slab as a target
5923                  * for the symlinks.
5924                  */
5925                 name = create_unique_id(s);
5926         }
5927
5928         s->kobj.kset = kset;
5929         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5930         if (err)
5931                 goto out;
5932
5933         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5934         if (err)
5935                 goto out_del_kobj;
5936
5937         if (!unmergeable) {
5938                 /* Setup first alias */
5939                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5940         }
5941 out:
5942         if (!unmergeable)
5943                 kfree(name);
5944         return err;
5945 out_del_kobj:
5946         kobject_del(&s->kobj);
5947         goto out;
5948 }
5949
5950 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
5951 {
5952         if (slab_state >= FULL)
5953                 kobject_del(&s->kobj);
5954 }
5955
5956 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
5957 {
5958         if (slab_state >= FULL)
5959                 kobject_put(&s->kobj);
5960 }
5961
5962 /*
5963  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5964  * available lest we lose that information.
5965  */
5966 struct saved_alias {
5967         struct kmem_cache *s;
5968         const char *name;
5969         struct saved_alias *next;
5970 };
5971
5972 static struct saved_alias *alias_list;
5973
5974 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5975 {
5976         struct saved_alias *al;
5977
5978         if (slab_state == FULL) {
5979                 /*
5980                  * If we have a leftover link then remove it.
5981                  */
5982                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5983                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5984         }
5985
5986         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5987         if (!al)
5988                 return -ENOMEM;
5989
5990         al->s = s;
5991         al->name = name;
5992         al->next = alias_list;
5993         alias_list = al;
5994         return 0;
5995 }
5996
5997 static int __init slab_sysfs_init(void)
5998 {
5999         struct kmem_cache *s;
6000         int err;
6001
6002         mutex_lock(&slab_mutex);
6003
6004         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6005         if (!slab_kset) {
6006                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6007                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6008                 return -ENOSYS;
6009         }
6010
6011         slab_state = FULL;
6012
6013         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6014                 err = sysfs_slab_add(s);
6015                 if (err)
6016                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6017                                s->name);
6018         }
6019
6020         while (alias_list) {
6021                 struct saved_alias *al = alias_list;
6022
6023                 alias_list = alias_list->next;
6024                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6025                 if (err)
6026                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6027                                al->name);
6028                 kfree(al);
6029         }
6030
6031         mutex_unlock(&slab_mutex);
6032         return 0;
6033 }
6034
6035 __initcall(slab_sysfs_init);
6036 #endif /* CONFIG_SYSFS */
6037
6038 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6039 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6040 {
6041         struct loc_track *t = seq->private;
6042         struct location *l;
6043         unsigned long idx;
6044
6045         idx = (unsigned long) t->idx;
6046         if (idx < t->count) {
6047                 l = &t->loc[idx];
6048
6049                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6050
6051                 if (l->addr)
6052                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6053                 else
6054                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6055
6056                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6057                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6058                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6059                                 l->max_time);
6060                 } else
6061                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6062
6063                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6064                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6065                 else
6066                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6067                                 l->min_pid);
6068
6069                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6070                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6071                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6072
6073                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6074                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6075                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6076
6077                 seq_puts(seq, "\n");
6078         }
6079
6080         if (!idx && !t->count)
6081                 seq_puts(seq, "No data\n");
6082
6083         return 0;
6084 }
6085
6086 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6087 {
6088 }
6089
6090 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6091 {
6092         struct loc_track *t = seq->private;
6093
6094         t->idx = ++(*ppos);
6095         if (*ppos <= t->count)
6096                 return ppos;
6097
6098         return NULL;
6099 }
6100
6101 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6102 {
6103         struct loc_track *t = seq->private;
6104
6105         t->idx = *ppos;
6106         return ppos;
6107 }
6108
6109 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6110         .start  = slab_debugfs_start,
6111         .next   = slab_debugfs_next,
6112         .stop   = slab_debugfs_stop,
6113         .show   = slab_debugfs_show,
6114 };
6115
6116 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6117 {
6118
6119         struct kmem_cache_node *n;
6120         enum track_item alloc;
6121         int node;
6122         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6123                                                 sizeof(struct loc_track));
6124         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6125         unsigned long *obj_map;
6126
6127         if (!t)
6128                 return -ENOMEM;
6129
6130         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6131         if (!obj_map) {
6132                 seq_release_private(inode, filep);
6133                 return -ENOMEM;
6134         }
6135
6136         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6137                 alloc = TRACK_ALLOC;
6138         else
6139                 alloc = TRACK_FREE;
6140
6141         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6142                 bitmap_free(obj_map);
6143                 seq_release_private(inode, filep);
6144                 return -ENOMEM;
6145         }
6146
6147         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6148                 unsigned long flags;
6149                 struct page *page;
6150
6151                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6152                         continue;
6153
6154                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6155                 list_for_each_entry(page, &n->partial, slab_list)
6156                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6157                 list_for_each_entry(page, &n->full, slab_list)
6158                         process_slab(t, s, page, alloc, obj_map);
6159                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6160         }
6161
6162         bitmap_free(obj_map);
6163         return 0;
6164 }
6165
6166 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6167 {
6168         struct seq_file *seq = file->private_data;
6169         struct loc_track *t = seq->private;
6170
6171         free_loc_track(t);
6172         return seq_release_private(inode, file);
6173 }
6174
6175 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6176         .open    = slab_debug_trace_open,
6177         .read    = seq_read,
6178         .llseek  = seq_lseek,
6179         .release = slab_debug_trace_release,
6180 };
6181
6182 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6183 {
6184         struct dentry *slab_cache_dir;
6185
6186         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6187                 return;
6188
6189         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6190
6191         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6192                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6193
6194         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6195                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6196 }
6197
6198 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6199 {
6200         debugfs_remove_recursive(debugfs_lookup(s->name, slab_debugfs_root));
6201 }
6202
6203 static int __init slab_debugfs_init(void)
6204 {
6205         struct kmem_cache *s;
6206
6207         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6208
6209         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6210                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6211                         debugfs_slab_add(s);
6212
6213         return 0;
6214
6215 }
6216 __initcall(slab_debugfs_init);
6217 #endif
6218 /*
6219  * The /proc/slabinfo ABI
6220  */
6221 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6222 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6223 {
6224         unsigned long nr_slabs = 0;
6225         unsigned long nr_objs = 0;
6226         unsigned long nr_free = 0;
6227         int node;
6228         struct kmem_cache_node *n;
6229
6230         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6231                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6232                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6233                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6234         }
6235
6236         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6237         sinfo->num_objs = nr_objs;
6238         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6239         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6240         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6241         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6242 }
6243
6244 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6245 {
6246 }
6247
6248 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6249                        size_t count, loff_t *ppos)
6250 {
6251         return -EIO;
6252 }
6253 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */