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