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