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