]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/slub.c
Merge tag 'powerpc-4.3-6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc...
[karo-tx-linux.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/notifier.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/kmemcheck.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/memory.h>
32 #include <linux/math64.h>
33 #include <linux/fault-inject.h>
34 #include <linux/stacktrace.h>
35 #include <linux/prefetch.h>
36 #include <linux/memcontrol.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
55  *   double word in the page struct. Meaning
56  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
57  *      B. page->counters       -> Counters of objects
58  *      C. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
62  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
63  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
64  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
65  *
66  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
67  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
68  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
69  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
70  *   modified without taking the list lock).
71  *
72  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
73  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
74  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
75  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
76  *   the list lock.
77  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
78  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
79  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
80  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
81  *
82  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
83  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
84  *
85  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
86  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
87  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
88  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
89  * cannot scan all objects.
90  *
91  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
92  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
93  * fast frees and allocs.
94  *
95  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
96  *
97  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
98  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
99  *                      such as satisfying allocations for a specific
100  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
101  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
102  *                      list operations. It is up to the processor holding
103  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
104  *                      when the slab is no longer needed.
105  *
106  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
107  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
108  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
109  *                      freelist that allows lockless access to
110  *                      free objects in addition to the regular freelist
111  *                      that requires the slab lock.
112  *
113  * PageError            Slab requires special handling due to debug
114  *                      options set. This moves slab handling out of
115  *                      the fast path and disables lockless freelists.
116  */
117
118 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
119 {
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
121         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
122 #else
123         return 0;
124 #endif
125 }
126
127 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
128 {
129 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
130         return !kmem_cache_debug(s);
131 #else
132         return false;
133 #endif
134 }
135
136 /*
137  * Issues still to be resolved:
138  *
139  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
140  *
141  * - Variable sizing of the per node arrays
142  */
143
144 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
145 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
146
147 /* Enable to log cmpxchg failures */
148 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
149
150 /*
151  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
152  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
153  */
154 #define MIN_PARTIAL 5
155
156 /*
157  * Maximum number of desirable partial slabs.
158  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
159  * sort the partial list by the number of objects in use.
160  */
161 #define MAX_PARTIAL 10
162
163 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
164                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
165
166 /*
167  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
168  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
169  * metadata.
170  */
171 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
172
173 #define OO_SHIFT        16
174 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
175 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
176
177 /* Internal SLUB flags */
178 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
179 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182 static struct notifier_block slab_notifier;
183 #endif
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
189 struct track {
190         unsigned long addr;     /* Called from address */
191 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
192         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
193 #endif
194         int cpu;                /* Was running on cpu */
195         int pid;                /* Pid context */
196         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
197 };
198
199 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
200
201 #ifdef CONFIG_SYSFS
202 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
203 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
204 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
205 #else
206 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
207 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
208                                                         { return 0; }
209 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
210 #endif
211
212 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         /*
216          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
217          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
218          */
219         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
220 #endif
221 }
222
223 /********************************************************************
224  *                      Core slab cache functions
225  *******************************************************************/
226
227 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
228 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
229                                 struct page *page, const void *object)
230 {
231         void *base;
232
233         if (!object)
234                 return 1;
235
236         base = page_address(page);
237         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
238                 (object - base) % s->size) {
239                 return 0;
240         }
241
242         return 1;
243 }
244
245 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
246 {
247         return *(void **)(object + s->offset);
248 }
249
250 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
251 {
252         prefetch(object + s->offset);
253 }
254
255 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
256 {
257         void *p;
258
259 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
260         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
261 #else
262         p = get_freepointer(s, object);
263 #endif
264         return p;
265 }
266
267 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
268 {
269         *(void **)(object + s->offset) = fp;
270 }
271
272 /* Loop over all objects in a slab */
273 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
274         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
275                         __p += (__s)->size)
276
277 #define for_each_object_idx(__p, __idx, __s, __addr, __objects) \
278         for (__p = (__addr), __idx = 1; __idx <= __objects;\
279                         __p += (__s)->size, __idx++)
280
281 /* Determine object index from a given position */
282 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
283 {
284         return (p - addr) / s->size;
285 }
286
287 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
288 {
289 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
290         /*
291          * Debugging requires use of the padding between object
292          * and whatever may come after it.
293          */
294         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
295                 return s->object_size;
296
297 #endif
298         /*
299          * If we have the need to store the freelist pointer
300          * back there or track user information then we can
301          * only use the space before that information.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
304                 return s->inuse;
305         /*
306          * Else we can use all the padding etc for the allocation
307          */
308         return s->size;
309 }
310
311 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
312 {
313         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
314 }
315
316 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
317                 unsigned long size, int reserved)
318 {
319         struct kmem_cache_order_objects x = {
320                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
321         };
322
323         return x;
324 }
325
326 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
327 {
328         return x.x >> OO_SHIFT;
329 }
330
331 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
332 {
333         return x.x & OO_MASK;
334 }
335
336 /*
337  * Per slab locking using the pagelock
338  */
339 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
340 {
341         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
342 }
343
344 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
345 {
346         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
347 }
348
349 static inline void set_page_slub_counters(struct page *page, unsigned long counters_new)
350 {
351         struct page tmp;
352         tmp.counters = counters_new;
353         /*
354          * page->counters can cover frozen/inuse/objects as well
355          * as page->_count.  If we assign to ->counters directly
356          * we run the risk of losing updates to page->_count, so
357          * be careful and only assign to the fields we need.
358          */
359         page->frozen  = tmp.frozen;
360         page->inuse   = tmp.inuse;
361         page->objects = tmp.objects;
362 }
363
364 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
365 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
366                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
367                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
368                 const char *n)
369 {
370         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
371 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
372     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
373         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
374                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
375                                    freelist_old, counters_old,
376                                    freelist_new, counters_new))
377                         return true;
378         } else
379 #endif
380         {
381                 slab_lock(page);
382                 if (page->freelist == freelist_old &&
383                                         page->counters == counters_old) {
384                         page->freelist = freelist_new;
385                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
386                         slab_unlock(page);
387                         return true;
388                 }
389                 slab_unlock(page);
390         }
391
392         cpu_relax();
393         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
394
395 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
396         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
397 #endif
398
399         return false;
400 }
401
402 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
403                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
404                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
405                 const char *n)
406 {
407 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
408     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
409         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
410                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
411                                    freelist_old, counters_old,
412                                    freelist_new, counters_new))
413                         return true;
414         } else
415 #endif
416         {
417                 unsigned long flags;
418
419                 local_irq_save(flags);
420                 slab_lock(page);
421                 if (page->freelist == freelist_old &&
422                                         page->counters == counters_old) {
423                         page->freelist = freelist_new;
424                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
425                         slab_unlock(page);
426                         local_irq_restore(flags);
427                         return true;
428                 }
429                 slab_unlock(page);
430                 local_irq_restore(flags);
431         }
432
433         cpu_relax();
434         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
435
436 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
437         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
438 #endif
439
440         return false;
441 }
442
443 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
444 /*
445  * Determine a map of object in use on a page.
446  *
447  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
448  * not vanish from under us.
449  */
450 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
451 {
452         void *p;
453         void *addr = page_address(page);
454
455         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
456                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
457 }
458
459 /*
460  * Debug settings:
461  */
462 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
463 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
464 #else
465 static int slub_debug;
466 #endif
467
468 static char *slub_debug_slabs;
469 static int disable_higher_order_debug;
470
471 /*
472  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
473  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
474  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
475  * to tell kasan that these accesses are OK.
476  */
477 static inline void metadata_access_enable(void)
478 {
479         kasan_disable_current();
480 }
481
482 static inline void metadata_access_disable(void)
483 {
484         kasan_enable_current();
485 }
486
487 /*
488  * Object debugging
489  */
490 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
491 {
492         metadata_access_enable();
493         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
494                         length, 1);
495         metadata_access_disable();
496 }
497
498 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
499         enum track_item alloc)
500 {
501         struct track *p;
502
503         if (s->offset)
504                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
505         else
506                 p = object + s->inuse;
507
508         return p + alloc;
509 }
510
511 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
512                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
513 {
514         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
515
516         if (addr) {
517 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
518                 struct stack_trace trace;
519                 int i;
520
521                 trace.nr_entries = 0;
522                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
523                 trace.entries = p->addrs;
524                 trace.skip = 3;
525                 metadata_access_enable();
526                 save_stack_trace(&trace);
527                 metadata_access_disable();
528
529                 /* See rant in lockdep.c */
530                 if (trace.nr_entries != 0 &&
531                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
532                         trace.nr_entries--;
533
534                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
535                         p->addrs[i] = 0;
536 #endif
537                 p->addr = addr;
538                 p->cpu = smp_processor_id();
539                 p->pid = current->pid;
540                 p->when = jiffies;
541         } else
542                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
543 }
544
545 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
546 {
547         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
548                 return;
549
550         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
551         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
552 }
553
554 static void print_track(const char *s, struct track *t)
555 {
556         if (!t->addr)
557                 return;
558
559         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
560                s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
561 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
562         {
563                 int i;
564                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
565                         if (t->addrs[i])
566                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
567                         else
568                                 break;
569         }
570 #endif
571 }
572
573 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
574 {
575         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
576                 return;
577
578         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
579         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
580 }
581
582 static void print_page_info(struct page *page)
583 {
584         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
585                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
586
587 }
588
589 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
590 {
591         struct va_format vaf;
592         va_list args;
593
594         va_start(args, fmt);
595         vaf.fmt = fmt;
596         vaf.va = &args;
597         pr_err("=============================================================================\n");
598         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
599         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
600
601         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
602         va_end(args);
603 }
604
605 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
606 {
607         struct va_format vaf;
608         va_list args;
609
610         va_start(args, fmt);
611         vaf.fmt = fmt;
612         vaf.va = &args;
613         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
614         va_end(args);
615 }
616
617 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
618 {
619         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
620         u8 *addr = page_address(page);
621
622         print_tracking(s, p);
623
624         print_page_info(page);
625
626         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
627                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
628
629         if (p > addr + 16)
630                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
631
632         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
633                                 PAGE_SIZE));
634         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
635                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
636                         s->inuse - s->object_size);
637
638         if (s->offset)
639                 off = s->offset + sizeof(void *);
640         else
641                 off = s->inuse;
642
643         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
644                 off += 2 * sizeof(struct track);
645
646         if (off != s->size)
647                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
648                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
649
650         dump_stack();
651 }
652
653 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
654                         u8 *object, char *reason)
655 {
656         slab_bug(s, "%s", reason);
657         print_trailer(s, page, object);
658 }
659
660 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
661                         const char *fmt, ...)
662 {
663         va_list args;
664         char buf[100];
665
666         va_start(args, fmt);
667         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
668         va_end(args);
669         slab_bug(s, "%s", buf);
670         print_page_info(page);
671         dump_stack();
672 }
673
674 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
675 {
676         u8 *p = object;
677
678         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
679                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
680                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
681         }
682
683         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
684                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
685 }
686
687 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
688                                                 void *from, void *to)
689 {
690         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
691         memset(from, data, to - from);
692 }
693
694 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
695                         u8 *object, char *what,
696                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
697 {
698         u8 *fault;
699         u8 *end;
700
701         metadata_access_enable();
702         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
703         metadata_access_disable();
704         if (!fault)
705                 return 1;
706
707         end = start + bytes;
708         while (end > fault && end[-1] == value)
709                 end--;
710
711         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
712         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
713                                         fault, end - 1, fault[0], value);
714         print_trailer(s, page, object);
715
716         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
717         return 0;
718 }
719
720 /*
721  * Object layout:
722  *
723  * object address
724  *      Bytes of the object to be managed.
725  *      If the freepointer may overlay the object then the free
726  *      pointer is the first word of the object.
727  *
728  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
729  *      0xa5 (POISON_END)
730  *
731  * object + s->object_size
732  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
733  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
734  *      object_size == inuse.
735  *
736  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
737  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
738  *
739  * object + s->inuse
740  *      Meta data starts here.
741  *
742  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
743  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
744  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
745  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
746  *              before the word boundary.
747  *
748  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
749  *
750  * object + s->size
751  *      Nothing is used beyond s->size.
752  *
753  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
754  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
755  * may be used with merged slabcaches.
756  */
757
758 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
759 {
760         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
761
762         if (s->offset)
763                 /* Freepointer is placed after the object. */
764                 off += sizeof(void *);
765
766         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
767                 /* We also have user information there */
768                 off += 2 * sizeof(struct track);
769
770         if (s->size == off)
771                 return 1;
772
773         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
774                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
775 }
776
777 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
778 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
779 {
780         u8 *start;
781         u8 *fault;
782         u8 *end;
783         int length;
784         int remainder;
785
786         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
787                 return 1;
788
789         start = page_address(page);
790         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
791         end = start + length;
792         remainder = length % s->size;
793         if (!remainder)
794                 return 1;
795
796         metadata_access_enable();
797         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
798         metadata_access_disable();
799         if (!fault)
800                 return 1;
801         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
802                 end--;
803
804         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
805         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
806
807         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
808         return 0;
809 }
810
811 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
812                                         void *object, u8 val)
813 {
814         u8 *p = object;
815         u8 *endobject = object + s->object_size;
816
817         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
818                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
819                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
820                         return 0;
821         } else {
822                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
823                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
824                                 endobject, POISON_INUSE,
825                                 s->inuse - s->object_size);
826                 }
827         }
828
829         if (s->flags & SLAB_POISON) {
830                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
831                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
832                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
833                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
834                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
835                         return 0;
836                 /*
837                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
838                  */
839                 check_pad_bytes(s, page, p);
840         }
841
842         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
843                 /*
844                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
845                  * freepointer while object is allocated.
846                  */
847                 return 1;
848
849         /* Check free pointer validity */
850         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
851                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
852                 /*
853                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
854                  * of the free objects in this slab. May cause
855                  * another error because the object count is now wrong.
856                  */
857                 set_freepointer(s, p, NULL);
858                 return 0;
859         }
860         return 1;
861 }
862
863 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
864 {
865         int maxobj;
866
867         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
868
869         if (!PageSlab(page)) {
870                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
871                 return 0;
872         }
873
874         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
875         if (page->objects > maxobj) {
876                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
877                         page->objects, maxobj);
878                 return 0;
879         }
880         if (page->inuse > page->objects) {
881                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
882                         page->inuse, page->objects);
883                 return 0;
884         }
885         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
886         slab_pad_check(s, page);
887         return 1;
888 }
889
890 /*
891  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
892  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
893  */
894 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
895 {
896         int nr = 0;
897         void *fp;
898         void *object = NULL;
899         int max_objects;
900
901         fp = page->freelist;
902         while (fp && nr <= page->objects) {
903                 if (fp == search)
904                         return 1;
905                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
906                         if (object) {
907                                 object_err(s, page, object,
908                                         "Freechain corrupt");
909                                 set_freepointer(s, object, NULL);
910                         } else {
911                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
912                                 page->freelist = NULL;
913                                 page->inuse = page->objects;
914                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
915                                 return 0;
916                         }
917                         break;
918                 }
919                 object = fp;
920                 fp = get_freepointer(s, object);
921                 nr++;
922         }
923
924         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
925         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
926                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
927
928         if (page->objects != max_objects) {
929                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
930                         "should be %d", page->objects, max_objects);
931                 page->objects = max_objects;
932                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
933         }
934         if (page->inuse != page->objects - nr) {
935                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
936                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
937                 page->inuse = page->objects - nr;
938                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
939         }
940         return search == NULL;
941 }
942
943 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
944                                                                 int alloc)
945 {
946         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
947                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
948                         s->name,
949                         alloc ? "alloc" : "free",
950                         object, page->inuse,
951                         page->freelist);
952
953                 if (!alloc)
954                         print_section("Object ", (void *)object,
955                                         s->object_size);
956
957                 dump_stack();
958         }
959 }
960
961 /*
962  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
963  */
964 static void add_full(struct kmem_cache *s,
965         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
966 {
967         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
968                 return;
969
970         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
971         list_add(&page->lru, &n->full);
972 }
973
974 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
975 {
976         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
977                 return;
978
979         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
980         list_del(&page->lru);
981 }
982
983 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
984 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
985 {
986         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
987
988         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
989 }
990
991 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
992 {
993         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
994 }
995
996 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
997 {
998         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
999
1000         /*
1001          * May be called early in order to allocate a slab for the
1002          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1003          * dilemma by deferring the increment of the count during
1004          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1005          */
1006         if (likely(n)) {
1007                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1008                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1009         }
1010 }
1011 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1012 {
1013         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1014
1015         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1016         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1017 }
1018
1019 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1020 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1021                                                                 void *object)
1022 {
1023         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1024                 return;
1025
1026         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1027         init_tracking(s, object);
1028 }
1029
1030 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1031                                         struct page *page,
1032                                         void *object, unsigned long addr)
1033 {
1034         if (!check_slab(s, page))
1035                 goto bad;
1036
1037         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1038                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1039                 goto bad;
1040         }
1041
1042         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1043                 goto bad;
1044
1045         /* Success perform special debug activities for allocs */
1046         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1047                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1048         trace(s, page, object, 1);
1049         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1050         return 1;
1051
1052 bad:
1053         if (PageSlab(page)) {
1054                 /*
1055                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1056                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1057                  * as used avoids touching the remaining objects.
1058                  */
1059                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1060                 page->inuse = page->objects;
1061                 page->freelist = NULL;
1062         }
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1067         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1068         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1069 {
1070         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1071
1072         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1073         slab_lock(page);
1074
1075         if (!check_slab(s, page))
1076                 goto fail;
1077
1078         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1079                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1080                 goto fail;
1081         }
1082
1083         if (on_freelist(s, page, object)) {
1084                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1085                 goto fail;
1086         }
1087
1088         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1089                 goto out;
1090
1091         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1092                 if (!PageSlab(page)) {
1093                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1094                                 "outside of slab", object);
1095                 } else if (!page->slab_cache) {
1096                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1097                                object);
1098                         dump_stack();
1099                 } else
1100                         object_err(s, page, object,
1101                                         "page slab pointer corrupt.");
1102                 goto fail;
1103         }
1104
1105         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1106                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1107         trace(s, page, object, 0);
1108         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1109 out:
1110         slab_unlock(page);
1111         /*
1112          * Keep node_lock to preserve integrity
1113          * until the object is actually freed
1114          */
1115         return n;
1116
1117 fail:
1118         slab_unlock(page);
1119         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1120         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1121         return NULL;
1122 }
1123
1124 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1125 {
1126         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1127         if (*str++ != '=' || !*str)
1128                 /*
1129                  * No options specified. Switch on full debugging.
1130                  */
1131                 goto out;
1132
1133         if (*str == ',')
1134                 /*
1135                  * No options but restriction on slabs. This means full
1136                  * debugging for slabs matching a pattern.
1137                  */
1138                 goto check_slabs;
1139
1140         slub_debug = 0;
1141         if (*str == '-')
1142                 /*
1143                  * Switch off all debugging measures.
1144                  */
1145                 goto out;
1146
1147         /*
1148          * Determine which debug features should be switched on
1149          */
1150         for (; *str && *str != ','; str++) {
1151                 switch (tolower(*str)) {
1152                 case 'f':
1153                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1154                         break;
1155                 case 'z':
1156                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1157                         break;
1158                 case 'p':
1159                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1160                         break;
1161                 case 'u':
1162                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1163                         break;
1164                 case 't':
1165                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1166                         break;
1167                 case 'a':
1168                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1169                         break;
1170                 case 'o':
1171                         /*
1172                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1173                          * order would increase as a result.
1174                          */
1175                         disable_higher_order_debug = 1;
1176                         break;
1177                 default:
1178                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1179                                *str);
1180                 }
1181         }
1182
1183 check_slabs:
1184         if (*str == ',')
1185                 slub_debug_slabs = str + 1;
1186 out:
1187         return 1;
1188 }
1189
1190 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1191
1192 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1193         unsigned long flags, const char *name,
1194         void (*ctor)(void *))
1195 {
1196         /*
1197          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1198          */
1199         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs || (name &&
1200                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)))))
1201                 flags |= slub_debug;
1202
1203         return flags;
1204 }
1205 #else
1206 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1207                         struct page *page, void *object) {}
1208
1209 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1210         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1211
1212 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1213         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1214         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1215
1216 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1217                         { return 1; }
1218 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1219                         void *object, u8 val) { return 1; }
1220 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1221                                         struct page *page) {}
1222 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1223                                         struct page *page) {}
1224 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1225         unsigned long flags, const char *name,
1226         void (*ctor)(void *))
1227 {
1228         return flags;
1229 }
1230 #define slub_debug 0
1231
1232 #define disable_higher_order_debug 0
1233
1234 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1235                                                         { return 0; }
1236 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1237                                                         { return 0; }
1238 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1239                                                         int objects) {}
1240 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1241                                                         int objects) {}
1242
1243 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1244
1245 /*
1246  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1247  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1248  */
1249 static inline void kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1250 {
1251         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1252         kasan_kmalloc_large(ptr, size);
1253 }
1254
1255 static inline void kfree_hook(const void *x)
1256 {
1257         kmemleak_free(x);
1258         kasan_kfree_large(x);
1259 }
1260
1261 static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1262                                                      gfp_t flags)
1263 {
1264         flags &= gfp_allowed_mask;
1265         lockdep_trace_alloc(flags);
1266         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
1267
1268         if (should_failslab(s->object_size, flags, s->flags))
1269                 return NULL;
1270
1271         return memcg_kmem_get_cache(s, flags);
1272 }
1273
1274 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1275                                         gfp_t flags, void *object)
1276 {
1277         flags &= gfp_allowed_mask;
1278         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
1279         kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
1280         memcg_kmem_put_cache(s);
1281         kasan_slab_alloc(s, object);
1282 }
1283
1284 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1285 {
1286         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1287
1288         /*
1289          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1290          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1291          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1292          */
1293 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
1294         {
1295                 unsigned long flags;
1296
1297                 local_irq_save(flags);
1298                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
1299                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1300                 local_irq_restore(flags);
1301         }
1302 #endif
1303         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1304                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1305
1306         kasan_slab_free(s, x);
1307 }
1308
1309 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1310                                 void *object)
1311 {
1312         setup_object_debug(s, page, object);
1313         if (unlikely(s->ctor)) {
1314                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1315                 s->ctor(object);
1316                 kasan_poison_object_data(s, object);
1317         }
1318 }
1319
1320 /*
1321  * Slab allocation and freeing
1322  */
1323 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1324                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1325 {
1326         struct page *page;
1327         int order = oo_order(oo);
1328
1329         flags |= __GFP_NOTRACK;
1330
1331         if (memcg_charge_slab(s, flags, order))
1332                 return NULL;
1333
1334         if (node == NUMA_NO_NODE)
1335                 page = alloc_pages(flags, order);
1336         else
1337                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1338
1339         if (!page)
1340                 memcg_uncharge_slab(s, order);
1341
1342         return page;
1343 }
1344
1345 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1346 {
1347         struct page *page;
1348         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1349         gfp_t alloc_gfp;
1350         void *start, *p;
1351         int idx, order;
1352
1353         flags &= gfp_allowed_mask;
1354
1355         if (flags & __GFP_WAIT)
1356                 local_irq_enable();
1357
1358         flags |= s->allocflags;
1359
1360         /*
1361          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1362          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1363          */
1364         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1365         if ((alloc_gfp & __GFP_WAIT) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1366                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_WAIT;
1367
1368         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1369         if (unlikely(!page)) {
1370                 oo = s->min;
1371                 alloc_gfp = flags;
1372                 /*
1373                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1374                  * Try a lower order alloc if possible
1375                  */
1376                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1377                 if (unlikely(!page))
1378                         goto out;
1379                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1380         }
1381
1382         if (kmemcheck_enabled &&
1383             !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1384                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1385
1386                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), alloc_gfp, node);
1387
1388                 /*
1389                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1390                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1391                  */
1392                 if (s->ctor)
1393                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1394                 else
1395                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1396         }
1397
1398         page->objects = oo_objects(oo);
1399
1400         order = compound_order(page);
1401         page->slab_cache = s;
1402         __SetPageSlab(page);
1403         if (page_is_pfmemalloc(page))
1404                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1405
1406         start = page_address(page);
1407
1408         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1409                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1410
1411         kasan_poison_slab(page);
1412
1413         for_each_object_idx(p, idx, s, start, page->objects) {
1414                 setup_object(s, page, p);
1415                 if (likely(idx < page->objects))
1416                         set_freepointer(s, p, p + s->size);
1417                 else
1418                         set_freepointer(s, p, NULL);
1419         }
1420
1421         page->freelist = start;
1422         page->inuse = page->objects;
1423         page->frozen = 1;
1424
1425 out:
1426         if (flags & __GFP_WAIT)
1427                 local_irq_disable();
1428         if (!page)
1429                 return NULL;
1430
1431         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1432                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1433                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1434                 1 << oo_order(oo));
1435
1436         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1437
1438         return page;
1439 }
1440
1441 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1442 {
1443         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1444                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1445                 BUG();
1446         }
1447
1448         return allocate_slab(s,
1449                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1450 }
1451
1452 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1453 {
1454         int order = compound_order(page);
1455         int pages = 1 << order;
1456
1457         if (kmem_cache_debug(s)) {
1458                 void *p;
1459
1460                 slab_pad_check(s, page);
1461                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1462                                                 page->objects)
1463                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1464         }
1465
1466         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1467
1468         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1469                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1470                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1471                 -pages);
1472
1473         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1474         __ClearPageSlab(page);
1475
1476         page_mapcount_reset(page);
1477         if (current->reclaim_state)
1478                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1479         __free_pages(page, order);
1480         memcg_uncharge_slab(s, 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                         /*
1511                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1512                          */
1513                         head = (void *)&page->lru;
1514                 }
1515
1516                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1517         } else
1518                 __free_slab(s, page);
1519 }
1520
1521 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1522 {
1523         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1524         free_slab(s, page);
1525 }
1526
1527 /*
1528  * Management of partially allocated slabs.
1529  */
1530 static inline void
1531 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1532 {
1533         n->nr_partial++;
1534         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1535                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1536         else
1537                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1538 }
1539
1540 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1541                                 struct page *page, int tail)
1542 {
1543         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1544         __add_partial(n, page, tail);
1545 }
1546
1547 static inline void
1548 __remove_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1549 {
1550         list_del(&page->lru);
1551         n->nr_partial--;
1552 }
1553
1554 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1555                                         struct page *page)
1556 {
1557         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1558         __remove_partial(n, page);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1563  * return the pointer to the freelist.
1564  *
1565  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1566  */
1567 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1568                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1569                 int mode, int *objects)
1570 {
1571         void *freelist;
1572         unsigned long counters;
1573         struct page new;
1574
1575         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1576
1577         /*
1578          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1579          * The old freelist is the list of objects for the
1580          * per cpu allocation list.
1581          */
1582         freelist = page->freelist;
1583         counters = page->counters;
1584         new.counters = counters;
1585         *objects = new.objects - new.inuse;
1586         if (mode) {
1587                 new.inuse = page->objects;
1588                 new.freelist = NULL;
1589         } else {
1590                 new.freelist = freelist;
1591         }
1592
1593         VM_BUG_ON(new.frozen);
1594         new.frozen = 1;
1595
1596         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1597                         freelist, counters,
1598                         new.freelist, new.counters,
1599                         "acquire_slab"))
1600                 return NULL;
1601
1602         remove_partial(n, page);
1603         WARN_ON(!freelist);
1604         return freelist;
1605 }
1606
1607 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1608 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1609
1610 /*
1611  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1612  */
1613 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1614                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1615 {
1616         struct page *page, *page2;
1617         void *object = NULL;
1618         int available = 0;
1619         int objects;
1620
1621         /*
1622          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1623          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1624          * partial slab and there is none available then get_partials()
1625          * will return NULL.
1626          */
1627         if (!n || !n->nr_partial)
1628                 return NULL;
1629
1630         spin_lock(&n->list_lock);
1631         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1632                 void *t;
1633
1634                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1635                         continue;
1636
1637                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1638                 if (!t)
1639                         break;
1640
1641                 available += objects;
1642                 if (!object) {
1643                         c->page = page;
1644                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1645                         object = t;
1646                 } else {
1647                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1648                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1649                 }
1650                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1651                         || available > s->cpu_partial / 2)
1652                         break;
1653
1654         }
1655         spin_unlock(&n->list_lock);
1656         return object;
1657 }
1658
1659 /*
1660  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1661  */
1662 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1663                 struct kmem_cache_cpu *c)
1664 {
1665 #ifdef CONFIG_NUMA
1666         struct zonelist *zonelist;
1667         struct zoneref *z;
1668         struct zone *zone;
1669         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1670         void *object;
1671         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1672
1673         /*
1674          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1675          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1676          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1677          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1678          *
1679          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1680          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1681          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1682          * from other nodes and filled up.
1683          *
1684          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1685          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1686          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1687          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1688          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1689          * with available objects.
1690          */
1691         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1692                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1693                 return NULL;
1694
1695         do {
1696                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1697                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1698                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1699                         struct kmem_cache_node *n;
1700
1701                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1702
1703                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1704                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1705                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1706                                 if (object) {
1707                                         /*
1708                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1709                                          * here - if mems_allowed was updated in
1710                                          * parallel, that was a harmless race
1711                                          * between allocation and the cpuset
1712                                          * update
1713                                          */
1714                                         return object;
1715                                 }
1716                         }
1717                 }
1718         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1719 #endif
1720         return NULL;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Get a partial page, lock it and return it.
1725  */
1726 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1727                 struct kmem_cache_cpu *c)
1728 {
1729         void *object;
1730         int searchnode = node;
1731
1732         if (node == NUMA_NO_NODE)
1733                 searchnode = numa_mem_id();
1734         else if (!node_present_pages(node))
1735                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1736
1737         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1738         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1739                 return object;
1740
1741         return get_any_partial(s, flags, c);
1742 }
1743
1744 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1745 /*
1746  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1747  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1748  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1749  */
1750 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1751 #else
1752 /*
1753  * No preemption supported therefore also no need to check for
1754  * different cpus.
1755  */
1756 #define TID_STEP 1
1757 #endif
1758
1759 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1760 {
1761         return tid + TID_STEP;
1762 }
1763
1764 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1765 {
1766         return tid % TID_STEP;
1767 }
1768
1769 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1770 {
1771         return tid / TID_STEP;
1772 }
1773
1774 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1775 {
1776         return cpu;
1777 }
1778
1779 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1780                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1781 {
1782 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1783         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1784
1785         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1786
1787 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1788         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1789                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
1790                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1791         else
1792 #endif
1793         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1794                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1795                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1796         else
1797                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1798                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1799 #endif
1800         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1801 }
1802
1803 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1804 {
1805         int cpu;
1806
1807         for_each_possible_cpu(cpu)
1808                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Remove the cpu slab
1813  */
1814 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1815                                 void *freelist)
1816 {
1817         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1818         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1819         int lock = 0;
1820         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1821         void *nextfree;
1822         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1823         struct page new;
1824         struct page old;
1825
1826         if (page->freelist) {
1827                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1828                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1829         }
1830
1831         /*
1832          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1833          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1834          * last one.
1835          *
1836          * There is no need to take the list->lock because the page
1837          * is still frozen.
1838          */
1839         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1840                 void *prior;
1841                 unsigned long counters;
1842
1843                 do {
1844                         prior = page->freelist;
1845                         counters = page->counters;
1846                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1847                         new.counters = counters;
1848                         new.inuse--;
1849                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1850
1851                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1852                         prior, counters,
1853                         freelist, new.counters,
1854                         "drain percpu freelist"));
1855
1856                 freelist = nextfree;
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1861          * list presence reflects the actual number of objects
1862          * during unfreeze.
1863          *
1864          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1865          * with the count. If there is a mismatch then the page
1866          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1867          *
1868          * Then we restart the process which may have to remove
1869          * the page from the list that we just put it on again
1870          * because the number of objects in the slab may have
1871          * changed.
1872          */
1873 redo:
1874
1875         old.freelist = page->freelist;
1876         old.counters = page->counters;
1877         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1878
1879         /* Determine target state of the slab */
1880         new.counters = old.counters;
1881         if (freelist) {
1882                 new.inuse--;
1883                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1884                 new.freelist = freelist;
1885         } else
1886                 new.freelist = old.freelist;
1887
1888         new.frozen = 0;
1889
1890         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
1891                 m = M_FREE;
1892         else if (new.freelist) {
1893                 m = M_PARTIAL;
1894                 if (!lock) {
1895                         lock = 1;
1896                         /*
1897                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1898                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1899                          * is frozen
1900                          */
1901                         spin_lock(&n->list_lock);
1902                 }
1903         } else {
1904                 m = M_FULL;
1905                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1906                         lock = 1;
1907                         /*
1908                          * This also ensures that the scanning of full
1909                          * slabs from diagnostic functions will not see
1910                          * any frozen slabs.
1911                          */
1912                         spin_lock(&n->list_lock);
1913                 }
1914         }
1915
1916         if (l != m) {
1917
1918                 if (l == M_PARTIAL)
1919
1920                         remove_partial(n, page);
1921
1922                 else if (l == M_FULL)
1923
1924                         remove_full(s, n, page);
1925
1926                 if (m == M_PARTIAL) {
1927
1928                         add_partial(n, page, tail);
1929                         stat(s, tail);
1930
1931                 } else if (m == M_FULL) {
1932
1933                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1934                         add_full(s, n, page);
1935
1936                 }
1937         }
1938
1939         l = m;
1940         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1941                                 old.freelist, old.counters,
1942                                 new.freelist, new.counters,
1943                                 "unfreezing slab"))
1944                 goto redo;
1945
1946         if (lock)
1947                 spin_unlock(&n->list_lock);
1948
1949         if (m == M_FREE) {
1950                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1951                 discard_slab(s, page);
1952                 stat(s, FREE_SLAB);
1953         }
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
1958  *
1959  * This function must be called with interrupts disabled
1960  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
1961  * to guarantee no concurrent accesses).
1962  */
1963 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
1964                 struct kmem_cache_cpu *c)
1965 {
1966 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
1967         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1968         struct page *page, *discard_page = NULL;
1969
1970         while ((page = c->partial)) {
1971                 struct page new;
1972                 struct page old;
1973
1974                 c->partial = page->next;
1975
1976                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1977                 if (n != n2) {
1978                         if (n)
1979                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1980
1981                         n = n2;
1982                         spin_lock(&n->list_lock);
1983                 }
1984
1985                 do {
1986
1987                         old.freelist = page->freelist;
1988                         old.counters = page->counters;
1989                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1990
1991                         new.counters = old.counters;
1992                         new.freelist = old.freelist;
1993
1994                         new.frozen = 0;
1995
1996                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1997                                 old.freelist, old.counters,
1998                                 new.freelist, new.counters,
1999                                 "unfreezing slab"));
2000
2001                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2002                         page->next = discard_page;
2003                         discard_page = page;
2004                 } else {
2005                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2006                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2007                 }
2008         }
2009
2010         if (n)
2011                 spin_unlock(&n->list_lock);
2012
2013         while (discard_page) {
2014                 page = discard_page;
2015                 discard_page = discard_page->next;
2016
2017                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2018                 discard_slab(s, page);
2019                 stat(s, FREE_SLAB);
2020         }
2021 #endif
2022 }
2023
2024 /*
2025  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
2026  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
2027  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
2028  * onto a random cpus partial slot.
2029  *
2030  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2031  * per node partial list.
2032  */
2033 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2034 {
2035 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2036         struct page *oldpage;
2037         int pages;
2038         int pobjects;
2039
2040         preempt_disable();
2041         do {
2042                 pages = 0;
2043                 pobjects = 0;
2044                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2045
2046                 if (oldpage) {
2047                         pobjects = oldpage->pobjects;
2048                         pages = oldpage->pages;
2049                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2050                                 unsigned long flags;
2051                                 /*
2052                                  * partial array is full. Move the existing
2053                                  * set to the per node partial list.
2054                                  */
2055                                 local_irq_save(flags);
2056                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2057                                 local_irq_restore(flags);
2058                                 oldpage = NULL;
2059                                 pobjects = 0;
2060                                 pages = 0;
2061                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2062                         }
2063                 }
2064
2065                 pages++;
2066                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2067
2068                 page->pages = pages;
2069                 page->pobjects = pobjects;
2070                 page->next = oldpage;
2071
2072         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2073                                                                 != oldpage);
2074         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2075                 unsigned long flags;
2076
2077                 local_irq_save(flags);
2078                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2079                 local_irq_restore(flags);
2080         }
2081         preempt_enable();
2082 #endif
2083 }
2084
2085 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2086 {
2087         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2088         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
2089
2090         c->tid = next_tid(c->tid);
2091         c->page = NULL;
2092         c->freelist = NULL;
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Flush cpu slab.
2097  *
2098  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2099  */
2100 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2101 {
2102         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2103
2104         if (likely(c)) {
2105                 if (c->page)
2106                         flush_slab(s, c);
2107
2108                 unfreeze_partials(s, c);
2109         }
2110 }
2111
2112 static void flush_cpu_slab(void *d)
2113 {
2114         struct kmem_cache *s = d;
2115
2116         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2117 }
2118
2119 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2120 {
2121         struct kmem_cache *s = info;
2122         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2123
2124         return c->page || c->partial;
2125 }
2126
2127 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2128 {
2129         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2130 }
2131
2132 /*
2133  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2134  * locality expectations.
2135  */
2136 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2137 {
2138 #ifdef CONFIG_NUMA
2139         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2140                 return 0;
2141 #endif
2142         return 1;
2143 }
2144
2145 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2146 static int count_free(struct page *page)
2147 {
2148         return page->objects - page->inuse;
2149 }
2150
2151 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2152 {
2153         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2154 }
2155 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2156
2157 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2158 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2159                                         int (*get_count)(struct page *))
2160 {
2161         unsigned long flags;
2162         unsigned long x = 0;
2163         struct page *page;
2164
2165         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2166         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2167                 x += get_count(page);
2168         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2169         return x;
2170 }
2171 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2172
2173 static noinline void
2174 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2175 {
2176 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2177         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2178                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2179         int node;
2180         struct kmem_cache_node *n;
2181
2182         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2183                 return;
2184
2185         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2186                 nid, gfpflags);
2187         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, default order: %d, min order: %d\n",
2188                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2189                 oo_order(s->min));
2190
2191         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2192                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2193                         s->name);
2194
2195         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2196                 unsigned long nr_slabs;
2197                 unsigned long nr_objs;
2198                 unsigned long nr_free;
2199
2200                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2201                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2202                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2203
2204                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2205                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2206         }
2207 #endif
2208 }
2209
2210 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2211                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2212 {
2213         void *freelist;
2214         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2215         struct page *page;
2216
2217         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2218
2219         if (freelist)
2220                 return freelist;
2221
2222         page = new_slab(s, flags, node);
2223         if (page) {
2224                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2225                 if (c->page)
2226                         flush_slab(s, c);
2227
2228                 /*
2229                  * No other reference to the page yet so we can
2230                  * muck around with it freely without cmpxchg
2231                  */
2232                 freelist = page->freelist;
2233                 page->freelist = NULL;
2234
2235                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2236                 c->page = page;
2237                 *pc = c;
2238         } else
2239                 freelist = NULL;
2240
2241         return freelist;
2242 }
2243
2244 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2245 {
2246         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2247                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2248
2249         return true;
2250 }
2251
2252 /*
2253  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2254  * per cpu freelist or deactivate the page.
2255  *
2256  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2257  *
2258  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2259  *
2260  * This function must be called with interrupt disabled.
2261  */
2262 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2263 {
2264         struct page new;
2265         unsigned long counters;
2266         void *freelist;
2267
2268         do {
2269                 freelist = page->freelist;
2270                 counters = page->counters;
2271
2272                 new.counters = counters;
2273                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2274
2275                 new.inuse = page->objects;
2276                 new.frozen = freelist != NULL;
2277
2278         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2279                 freelist, counters,
2280                 NULL, new.counters,
2281                 "get_freelist"));
2282
2283         return freelist;
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2288  * debugging duties.
2289  *
2290  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2291  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2292  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2293  *
2294  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2295  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2296  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2297  *
2298  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2299  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2300  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
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         unsigned long flags;
2308
2309         local_irq_save(flags);
2310 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2311         /*
2312          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2313          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2314          * pointer.
2315          */
2316         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2317 #endif
2318
2319         page = c->page;
2320         if (!page)
2321                 goto new_slab;
2322 redo:
2323
2324         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2325                 int searchnode = node;
2326
2327                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2328                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2329
2330                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2331                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2332                         deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2333                         c->page = NULL;
2334                         c->freelist = NULL;
2335                         goto new_slab;
2336                 }
2337         }
2338
2339         /*
2340          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2341          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2342          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2343          */
2344         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2345                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2346                 c->page = NULL;
2347                 c->freelist = NULL;
2348                 goto new_slab;
2349         }
2350
2351         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2352         freelist = c->freelist;
2353         if (freelist)
2354                 goto load_freelist;
2355
2356         freelist = get_freelist(s, page);
2357
2358         if (!freelist) {
2359                 c->page = NULL;
2360                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2361                 goto new_slab;
2362         }
2363
2364         stat(s, ALLOC_REFILL);
2365
2366 load_freelist:
2367         /*
2368          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2369          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2370          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2371          */
2372         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2373         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2374         c->tid = next_tid(c->tid);
2375         local_irq_restore(flags);
2376         return freelist;
2377
2378 new_slab:
2379
2380         if (c->partial) {
2381                 page = c->page = c->partial;
2382                 c->partial = page->next;
2383                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2384                 c->freelist = NULL;
2385                 goto redo;
2386         }
2387
2388         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2389
2390         if (unlikely(!freelist)) {
2391                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2392                 local_irq_restore(flags);
2393                 return NULL;
2394         }
2395
2396         page = c->page;
2397         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2398                 goto load_freelist;
2399
2400         /* Only entered in the debug case */
2401         if (kmem_cache_debug(s) &&
2402                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2403                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2404
2405         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2406         c->page = NULL;
2407         c->freelist = NULL;
2408         local_irq_restore(flags);
2409         return freelist;
2410 }
2411
2412 /*
2413  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2414  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2415  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2416  *
2417  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2418  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2419  *
2420  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2421  */
2422 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2423                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2424 {
2425         void **object;
2426         struct kmem_cache_cpu *c;
2427         struct page *page;
2428         unsigned long tid;
2429
2430         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2431         if (!s)
2432                 return NULL;
2433 redo:
2434         /*
2435          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2436          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2437          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2438          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2439          *
2440          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2441          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPT so we need
2442          * to check if it is matched or not.
2443          */
2444         do {
2445                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2446                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2447         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2448                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2449
2450         /*
2451          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2452          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2453          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2454          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2455          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2456          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2457          */
2458         barrier();
2459
2460         /*
2461          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2462          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2463          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2464          * linked list in between.
2465          */
2466
2467         object = c->freelist;
2468         page = c->page;
2469         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2470                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2471                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2472         } else {
2473                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2474
2475                 /*
2476                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2477                  * operation and if we are on the right processor.
2478                  *
2479                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2480                  * semantics!)
2481                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2482                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2483                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2484                  *
2485                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2486                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2487                  * other cpus.
2488                  */
2489                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2490                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2491                                 object, tid,
2492                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2493
2494                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2495                         goto redo;
2496                 }
2497                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2498                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2499         }
2500
2501         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2502                 memset(object, 0, s->object_size);
2503
2504         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2505
2506         return object;
2507 }
2508
2509 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2510                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2511 {
2512         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2513 }
2514
2515 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2516 {
2517         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2518
2519         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2520                                 s->size, gfpflags);
2521
2522         return ret;
2523 }
2524 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2525
2526 #ifdef CONFIG_TRACING
2527 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2528 {
2529         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2530         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2531         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2532         return ret;
2533 }
2534 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2535 #endif
2536
2537 #ifdef CONFIG_NUMA
2538 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2539 {
2540         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2541
2542         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2543                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2544
2545         return ret;
2546 }
2547 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2548
2549 #ifdef CONFIG_TRACING
2550 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2551                                     gfp_t gfpflags,
2552                                     int node, size_t size)
2553 {
2554         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2555
2556         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2557                            size, s->size, gfpflags, node);
2558
2559         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2560         return ret;
2561 }
2562 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2563 #endif
2564 #endif
2565
2566 /*
2567  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2568  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2569  *
2570  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2571  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2572  * handling required then we can return immediately.
2573  */
2574 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2575                         void *x, unsigned long addr)
2576 {
2577         void *prior;
2578         void **object = (void *)x;
2579         int was_frozen;
2580         struct page new;
2581         unsigned long counters;
2582         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2583         unsigned long uninitialized_var(flags);
2584
2585         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2586
2587         if (kmem_cache_debug(s) &&
2588                 !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
2589                 return;
2590
2591         do {
2592                 if (unlikely(n)) {
2593                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2594                         n = NULL;
2595                 }
2596                 prior = page->freelist;
2597                 counters = page->counters;
2598                 set_freepointer(s, object, prior);
2599                 new.counters = counters;
2600                 was_frozen = new.frozen;
2601                 new.inuse--;
2602                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2603
2604                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2605
2606                                 /*
2607                                  * Slab was on no list before and will be
2608                                  * partially empty
2609                                  * We can defer the list move and instead
2610                                  * freeze it.
2611                                  */
2612                                 new.frozen = 1;
2613
2614                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2615
2616                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2617                                 /*
2618                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2619                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2620                                  * drop the list_lock without any processing.
2621                                  *
2622                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2623                                  * other processors updating the list of slabs.
2624                                  */
2625                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2626
2627                         }
2628                 }
2629
2630         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2631                 prior, counters,
2632                 object, new.counters,
2633                 "__slab_free"));
2634
2635         if (likely(!n)) {
2636
2637                 /*
2638                  * If we just froze the page then put it onto the
2639                  * per cpu partial list.
2640                  */
2641                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2642                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2643                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2644                 }
2645                 /*
2646                  * The list lock was not taken therefore no list
2647                  * activity can be necessary.
2648                  */
2649                 if (was_frozen)
2650                         stat(s, FREE_FROZEN);
2651                 return;
2652         }
2653
2654         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2655                 goto slab_empty;
2656
2657         /*
2658          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2659          * then add it.
2660          */
2661         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2662                 if (kmem_cache_debug(s))
2663                         remove_full(s, n, page);
2664                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2665                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2666         }
2667         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2668         return;
2669
2670 slab_empty:
2671         if (prior) {
2672                 /*
2673                  * Slab on the partial list.
2674                  */
2675                 remove_partial(n, page);
2676                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2677         } else {
2678                 /* Slab must be on the full list */
2679                 remove_full(s, n, page);
2680         }
2681
2682         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2683         stat(s, FREE_SLAB);
2684         discard_slab(s, page);
2685 }
2686
2687 /*
2688  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2689  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2690  *
2691  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2692  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2693  * the item before.
2694  *
2695  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2696  * with all sorts of special processing.
2697  */
2698 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2699                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2700 {
2701         void **object = (void *)x;
2702         struct kmem_cache_cpu *c;
2703         unsigned long tid;
2704
2705         slab_free_hook(s, x);
2706
2707 redo:
2708         /*
2709          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2710          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2711          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2712          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2713          */
2714         do {
2715                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2716                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2717         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2718                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2719
2720         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2721         barrier();
2722
2723         if (likely(page == c->page)) {
2724                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2725
2726                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2727                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2728                                 c->freelist, tid,
2729                                 object, next_tid(tid)))) {
2730
2731                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2732                         goto redo;
2733                 }
2734                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2735         } else
2736                 __slab_free(s, page, x, addr);
2737
2738 }
2739
2740 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2741 {
2742         s = cache_from_obj(s, x);
2743         if (!s)
2744                 return;
2745         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, _RET_IP_);
2746         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2749
2750 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2751 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
2752 {
2753         struct kmem_cache_cpu *c;
2754         struct page *page;
2755         int i;
2756
2757         local_irq_disable();
2758         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2759
2760         for (i = 0; i < size; i++) {
2761                 void *object = p[i];
2762
2763                 BUG_ON(!object);
2764                 /* kmem cache debug support */
2765                 s = cache_from_obj(s, object);
2766                 if (unlikely(!s))
2767                         goto exit;
2768                 slab_free_hook(s, object);
2769
2770                 page = virt_to_head_page(object);
2771
2772                 if (c->page == page) {
2773                         /* Fastpath: local CPU free */
2774                         set_freepointer(s, object, c->freelist);
2775                         c->freelist = object;
2776                 } else {
2777                         c->tid = next_tid(c->tid);
2778                         local_irq_enable();
2779                         /* Slowpath: overhead locked cmpxchg_double_slab */
2780                         __slab_free(s, page, object, _RET_IP_);
2781                         local_irq_disable();
2782                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2783                 }
2784         }
2785 exit:
2786         c->tid = next_tid(c->tid);
2787         local_irq_enable();
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
2790
2791 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2792 bool kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
2793                            void **p)
2794 {
2795         struct kmem_cache_cpu *c;
2796         int i;
2797
2798         /*
2799          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
2800          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
2801          * handlers invoking normal fastpath.
2802          */
2803         local_irq_disable();
2804         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2805
2806         for (i = 0; i < size; i++) {
2807                 void *object = c->freelist;
2808
2809                 if (unlikely(!object)) {
2810                         local_irq_enable();
2811                         /*
2812                          * Invoking slow path likely have side-effect
2813                          * of re-populating per CPU c->freelist
2814                          */
2815                         p[i] = __slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
2816                                             _RET_IP_, c);
2817                         if (unlikely(!p[i])) {
2818                                 __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
2819                                 return false;
2820                         }
2821                         local_irq_disable();
2822                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2823                         continue; /* goto for-loop */
2824                 }
2825
2826                 /* kmem_cache debug support */
2827                 s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
2828                 if (unlikely(!s)) {
2829                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
2830                         c->tid = next_tid(c->tid);
2831                         local_irq_enable();
2832                         return false;
2833                 }
2834
2835                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
2836                 p[i] = object;
2837
2838                 /* kmem_cache debug support */
2839                 slab_post_alloc_hook(s, flags, object);
2840         }
2841         c->tid = next_tid(c->tid);
2842         local_irq_enable();
2843
2844         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
2845         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
2846                 int j;
2847
2848                 for (j = 0; j < i; j++)
2849                         memset(p[j], 0, s->object_size);
2850         }
2851
2852         return true;
2853 }
2854 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
2855
2856
2857 /*
2858  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2859  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2860  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2861  * another.
2862  *
2863  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2864  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2865  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2866  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2867  * locking overhead.
2868  */
2869
2870 /*
2871  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2872  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2873  * and increases the number of allocations possible without having to
2874  * take the list_lock.
2875  */
2876 static int slub_min_order;
2877 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2878 static int slub_min_objects;
2879
2880 /*
2881  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2882  *
2883  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2884  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2885  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2886  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2887  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2888  * would be wasted.
2889  *
2890  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2891  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2892  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2893  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2894  *
2895  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2896  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2897  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2898  * of space in favor of a small page order.
2899  *
2900  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2901  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2902  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2903  * the smallest order which will fit the object.
2904  */
2905 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2906                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2907 {
2908         int order;
2909         int rem;
2910         int min_order = slub_min_order;
2911
2912         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2913                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2914
2915         for (order = max(min_order,
2916                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2917                         order <= max_order; order++) {
2918
2919                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2920
2921                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2922                         continue;
2923
2924                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2925
2926                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2927                         break;
2928
2929         }
2930
2931         return order;
2932 }
2933
2934 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2935 {
2936         int order;
2937         int min_objects;
2938         int fraction;
2939         int max_objects;
2940
2941         /*
2942          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2943          * works by first attempting to generate a layout with
2944          * the best configuration and backing off gradually.
2945          *
2946          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2947          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2948          */
2949         min_objects = slub_min_objects;
2950         if (!min_objects)
2951                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2952         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2953         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2954
2955         while (min_objects > 1) {
2956                 fraction = 16;
2957                 while (fraction >= 4) {
2958                         order = slab_order(size, min_objects,
2959                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2960                         if (order <= slub_max_order)
2961                                 return order;
2962                         fraction /= 2;
2963                 }
2964                 min_objects--;
2965         }
2966
2967         /*
2968          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2969          * lets see if we can place a single object there.
2970          */
2971         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2972         if (order <= slub_max_order)
2973                 return order;
2974
2975         /*
2976          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2977          */
2978         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2979         if (order < MAX_ORDER)
2980                 return order;
2981         return -ENOSYS;
2982 }
2983
2984 static void
2985 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
2986 {
2987         n->nr_partial = 0;
2988         spin_lock_init(&n->list_lock);
2989         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2990 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2991         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2992         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2993         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2994 #endif
2995 }
2996
2997 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2998 {
2999         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3000                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3001
3002         /*
3003          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3004          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3005          */
3006         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3007                                      2 * sizeof(void *));
3008
3009         if (!s->cpu_slab)
3010                 return 0;
3011
3012         init_kmem_cache_cpus(s);
3013
3014         return 1;
3015 }
3016
3017 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3018
3019 /*
3020  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3021  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3022  * possible.
3023  *
3024  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3025  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3026  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3027  */
3028 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3029 {
3030         struct page *page;
3031         struct kmem_cache_node *n;
3032
3033         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3034
3035         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3036
3037         BUG_ON(!page);
3038         if (page_to_nid(page) != node) {
3039                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3040                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3041         }
3042
3043         n = page->freelist;
3044         BUG_ON(!n);
3045         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3046         page->inuse = 1;
3047         page->frozen = 0;
3048         kmem_cache_node->node[node] = n;
3049 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3050         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3051         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3052 #endif
3053         kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node));
3054         init_kmem_cache_node(n);
3055         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3056
3057         /*
3058          * No locks need to be taken here as it has just been
3059          * initialized and there is no concurrent access.
3060          */
3061         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3062 }
3063
3064 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3065 {
3066         int node;
3067         struct kmem_cache_node *n;
3068
3069         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3070                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3071                 s->node[node] = NULL;
3072         }
3073 }
3074
3075 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3076 {
3077         int node;
3078
3079         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3080                 struct kmem_cache_node *n;
3081
3082                 if (slab_state == DOWN) {
3083                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3084                         continue;
3085                 }
3086                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3087                                                 GFP_KERNEL, node);
3088
3089                 if (!n) {
3090                         free_kmem_cache_nodes(s);
3091                         return 0;
3092                 }
3093
3094                 s->node[node] = n;
3095                 init_kmem_cache_node(n);
3096         }
3097         return 1;
3098 }
3099
3100 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3101 {
3102         if (min < MIN_PARTIAL)
3103                 min = MIN_PARTIAL;
3104         else if (min > MAX_PARTIAL)
3105                 min = MAX_PARTIAL;
3106         s->min_partial = min;
3107 }
3108
3109 /*
3110  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3111  * a slab object.
3112  */
3113 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3114 {
3115         unsigned long flags = s->flags;
3116         unsigned long size = s->object_size;
3117         int order;
3118
3119         /*
3120          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3121          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3122          * the possible location of the free pointer.
3123          */
3124         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3125
3126 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3127         /*
3128          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3129          * the slab may touch the object after free or before allocation
3130          * then we should never poison the object itself.
3131          */
3132         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
3133                         !s->ctor)
3134                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3135         else
3136                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3137
3138
3139         /*
3140          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3141          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3142          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3143          */
3144         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3145                 size += sizeof(void *);
3146 #endif
3147
3148         /*
3149          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3150          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3151          */
3152         s->inuse = size;
3153
3154         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3155                 s->ctor)) {
3156                 /*
3157                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3158                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3159                  * kmem_cache_free.
3160                  *
3161                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3162                  * destructor or are poisoning the objects.
3163                  */
3164                 s->offset = size;
3165                 size += sizeof(void *);
3166         }
3167
3168 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3169         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3170                 /*
3171                  * Need to store information about allocs and frees after
3172                  * the object.
3173                  */
3174                 size += 2 * sizeof(struct track);
3175
3176         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
3177                 /*
3178                  * Add some empty padding so that we can catch
3179                  * overwrites from earlier objects rather than let
3180                  * tracking information or the free pointer be
3181                  * corrupted if a user writes before the start
3182                  * of the object.
3183                  */
3184                 size += sizeof(void *);
3185 #endif
3186
3187         /*
3188          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3189          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3190          * each object to conform to the alignment.
3191          */
3192         size = ALIGN(size, s->align);
3193         s->size = size;
3194         if (forced_order >= 0)
3195                 order = forced_order;
3196         else
3197                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3198
3199         if (order < 0)
3200                 return 0;
3201
3202         s->allocflags = 0;
3203         if (order)
3204                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3205
3206         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3207                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3208
3209         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3210                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3211
3212         /*
3213          * Determine the number of objects per slab
3214          */
3215         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3216         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3217         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3218                 s->max = s->oo;
3219
3220         return !!oo_objects(s->oo);
3221 }
3222
3223 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3224 {
3225         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3226         s->reserved = 0;
3227
3228         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3229                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3230
3231         if (!calculate_sizes(s, -1))
3232                 goto error;
3233         if (disable_higher_order_debug) {
3234                 /*
3235                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3236                  * order increased.
3237                  */
3238                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3239                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3240                         s->offset = 0;
3241                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3242                                 goto error;
3243                 }
3244         }
3245
3246 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3247     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3248         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3249                 /* Enable fast mode */
3250                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3251 #endif
3252
3253         /*
3254          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3255          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3256          */
3257         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3258
3259         /*
3260          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3261          * per cpu partial lists of a processor.
3262          *
3263          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3264          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3265          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3266          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3267          *
3268          * This setting also determines
3269          *
3270          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3271          *    per node list when we reach the limit.
3272          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3273          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3274          *    50% to keep some capacity around for frees.
3275          */
3276         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3277                 s->cpu_partial = 0;
3278         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3279                 s->cpu_partial = 2;
3280         else if (s->size >= 1024)
3281                 s->cpu_partial = 6;
3282         else if (s->size >= 256)
3283                 s->cpu_partial = 13;
3284         else
3285                 s->cpu_partial = 30;
3286
3287 #ifdef CONFIG_NUMA
3288         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3289 #endif
3290         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3291                 goto error;
3292
3293         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3294                 return 0;
3295
3296         free_kmem_cache_nodes(s);
3297 error:
3298         if (flags & SLAB_PANIC)
3299                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3300                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3301                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size,
3302                         oo_order(s->oo), s->offset, flags);
3303         return -EINVAL;
3304 }
3305
3306 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3307                                                         const char *text)
3308 {
3309 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3310         void *addr = page_address(page);
3311         void *p;
3312         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3313                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3314         if (!map)
3315                 return;
3316         slab_err(s, page, text, s->name);
3317         slab_lock(page);
3318
3319         get_map(s, page, map);
3320         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3321
3322                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3323                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3324                         print_tracking(s, p);
3325                 }
3326         }
3327         slab_unlock(page);
3328         kfree(map);
3329 #endif
3330 }
3331
3332 /*
3333  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3334  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3335  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3336  */
3337 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3338 {
3339         struct page *page, *h;
3340
3341         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3342                 if (!page->inuse) {
3343                         __remove_partial(n, page);
3344                         discard_slab(s, page);
3345                 } else {
3346                         list_slab_objects(s, page,
3347                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3348                 }
3349         }
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Release all resources used by a slab cache.
3354  */
3355 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3356 {
3357         int node;
3358         struct kmem_cache_node *n;
3359
3360         flush_all(s);
3361         /* Attempt to free all objects */
3362         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3363                 free_partial(s, n);
3364                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3365                         return 1;
3366         }
3367         free_percpu(s->cpu_slab);
3368         free_kmem_cache_nodes(s);
3369         return 0;
3370 }
3371
3372 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3373 {
3374         return kmem_cache_close(s);
3375 }
3376
3377 /********************************************************************
3378  *              Kmalloc subsystem
3379  *******************************************************************/
3380
3381 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3382 {
3383         get_option(&str, &slub_min_order);
3384
3385         return 1;
3386 }
3387
3388 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3389
3390 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3391 {
3392         get_option(&str, &slub_max_order);
3393         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3394
3395         return 1;
3396 }
3397
3398 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3399
3400 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3401 {
3402         get_option(&str, &slub_min_objects);
3403
3404         return 1;
3405 }
3406
3407 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3408
3409 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3410 {
3411         struct kmem_cache *s;
3412         void *ret;
3413
3414         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3415                 return kmalloc_large(size, flags);
3416
3417         s = kmalloc_slab(size, flags);
3418
3419         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3420                 return s;
3421
3422         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3423
3424         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3425
3426         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3427
3428         return ret;
3429 }
3430 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3431
3432 #ifdef CONFIG_NUMA
3433 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3434 {
3435         struct page *page;
3436         void *ptr = NULL;
3437
3438         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3439         page = alloc_kmem_pages_node(node, flags, get_order(size));
3440         if (page)
3441                 ptr = page_address(page);
3442
3443         kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3444         return ptr;
3445 }
3446
3447 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3448 {
3449         struct kmem_cache *s;
3450         void *ret;
3451
3452         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3453                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3454
3455                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3456                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3457                                    flags, node);
3458
3459                 return ret;
3460         }
3461
3462         s = kmalloc_slab(size, flags);
3463
3464         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3465                 return s;
3466
3467         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3468
3469         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3470
3471         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3472
3473         return ret;
3474 }
3475 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3476 #endif
3477
3478 static size_t __ksize(const void *object)
3479 {
3480         struct page *page;
3481
3482         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3483                 return 0;
3484
3485         page = virt_to_head_page(object);
3486
3487         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3488                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3489                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3490         }
3491
3492         return slab_ksize(page->slab_cache);
3493 }
3494
3495 size_t ksize(const void *object)
3496 {
3497         size_t size = __ksize(object);
3498         /* We assume that ksize callers could use whole allocated area,
3499            so we need unpoison this area. */
3500         kasan_krealloc(object, size);
3501         return size;
3502 }
3503 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3504
3505 void kfree(const void *x)
3506 {
3507         struct page *page;
3508         void *object = (void *)x;
3509
3510         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3511
3512         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3513                 return;
3514
3515         page = virt_to_head_page(x);
3516         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3517                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3518                 kfree_hook(x);
3519                 __free_kmem_pages(page, compound_order(page));
3520                 return;
3521         }
3522         slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
3523 }
3524 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3525
3526 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
3527
3528 /*
3529  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
3530  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
3531  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
3532  *
3533  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3534  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3535  * are freed in them.
3536  */
3537 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s, bool deactivate)
3538 {
3539         int node;
3540         int i;
3541         struct kmem_cache_node *n;
3542         struct page *page;
3543         struct page *t;
3544         struct list_head discard;
3545         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
3546         unsigned long flags;
3547         int ret = 0;
3548
3549         if (deactivate) {
3550                 /*
3551                  * Disable empty slabs caching. Used to avoid pinning offline
3552                  * memory cgroups by kmem pages that can be freed.
3553                  */
3554                 s->cpu_partial = 0;
3555                 s->min_partial = 0;
3556
3557                 /*
3558                  * s->cpu_partial is checked locklessly (see put_cpu_partial),
3559                  * so we have to make sure the change is visible.
3560                  */
3561                 kick_all_cpus_sync();
3562         }
3563
3564         flush_all(s);
3565         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3566                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
3567                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
3568                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
3569
3570                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3571
3572                 /*
3573                  * Build lists of slabs to discard or promote.
3574                  *
3575                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3576                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3577                  */
3578                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3579                         int free = page->objects - page->inuse;
3580
3581                         /* Do not reread page->inuse */
3582                         barrier();
3583
3584                         /* We do not keep full slabs on the list */
3585                         BUG_ON(free <= 0);
3586
3587                         if (free == page->objects) {
3588                                 list_move(&page->lru, &discard);
3589                                 n->nr_partial--;
3590                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
3591                                 list_move(&page->lru, promote + free - 1);
3592                 }
3593
3594                 /*
3595                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
3596                  * partial list.
3597                  */
3598                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
3599                         list_splice(promote + i, &n->partial);
3600
3601                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3602
3603                 /* Release empty slabs */
3604                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, lru)
3605                         discard_slab(s, page);
3606
3607                 if (slabs_node(s, node))
3608                         ret = 1;
3609         }
3610
3611         return ret;
3612 }
3613
3614 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3615 {
3616         struct kmem_cache *s;
3617
3618         mutex_lock(&slab_mutex);
3619         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3620                 __kmem_cache_shrink(s, false);
3621         mutex_unlock(&slab_mutex);
3622
3623         return 0;
3624 }
3625
3626 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3627 {
3628         struct kmem_cache_node *n;
3629         struct kmem_cache *s;
3630         struct memory_notify *marg = arg;
3631         int offline_node;
3632
3633         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3634
3635         /*
3636          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3637          * for it yet.
3638          */
3639         if (offline_node < 0)
3640                 return;
3641
3642         mutex_lock(&slab_mutex);
3643         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3644                 n = get_node(s, offline_node);
3645                 if (n) {
3646                         /*
3647                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3648                          * that is going down. We were unable to free them,
3649                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3650                          * callback. So, we must fail.
3651                          */
3652                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3653
3654                         s->node[offline_node] = NULL;
3655                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3656                 }
3657         }
3658         mutex_unlock(&slab_mutex);
3659 }
3660
3661 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3662 {
3663         struct kmem_cache_node *n;
3664         struct kmem_cache *s;
3665         struct memory_notify *marg = arg;
3666         int nid = marg->status_change_nid_normal;
3667         int ret = 0;
3668
3669         /*
3670          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3671          * already created. Nothing to do.
3672          */
3673         if (nid < 0)
3674                 return 0;
3675
3676         /*
3677          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3678          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3679          * online.
3680          */
3681         mutex_lock(&slab_mutex);
3682         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3683                 /*
3684                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3685                  *      since memory is not yet available from the node that
3686                  *      is brought up.
3687                  */
3688                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3689                 if (!n) {
3690                         ret = -ENOMEM;
3691                         goto out;
3692                 }
3693                 init_kmem_cache_node(n);
3694                 s->node[nid] = n;
3695         }
3696 out:
3697         mutex_unlock(&slab_mutex);
3698         return ret;
3699 }
3700
3701 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3702                                 unsigned long action, void *arg)
3703 {
3704         int ret = 0;
3705
3706         switch (action) {
3707         case MEM_GOING_ONLINE:
3708                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3709                 break;
3710         case MEM_GOING_OFFLINE:
3711                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3712                 break;
3713         case MEM_OFFLINE:
3714         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3715                 slab_mem_offline_callback(arg);
3716                 break;
3717         case MEM_ONLINE:
3718         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3719                 break;
3720         }
3721         if (ret)
3722                 ret = notifier_from_errno(ret);
3723         else
3724                 ret = NOTIFY_OK;
3725         return ret;
3726 }
3727
3728 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
3729         .notifier_call = slab_memory_callback,
3730         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
3731 };
3732
3733 /********************************************************************
3734  *                      Basic setup of slabs
3735  *******************************************************************/
3736
3737 /*
3738  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3739  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
3740  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
3741  */
3742
3743 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
3744 {
3745         int node;
3746         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3747         struct kmem_cache_node *n;
3748
3749         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
3750
3751         /*
3752          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
3753          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
3754          * IPIs around.
3755          */
3756         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
3757         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3758                 struct page *p;
3759
3760                 list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3761                         p->slab_cache = s;
3762
3763 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3764                 list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3765                         p->slab_cache = s;
3766 #endif
3767         }
3768         slab_init_memcg_params(s);
3769         list_add(&s->list, &slab_caches);
3770         return s;
3771 }
3772
3773 void __init kmem_cache_init(void)
3774 {
3775         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
3776                 boot_kmem_cache_node;
3777
3778         if (debug_guardpage_minorder())
3779                 slub_max_order = 0;
3780
3781         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
3782         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
3783
3784         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3785                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3786
3787         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
3788
3789         /* Able to allocate the per node structures */
3790         slab_state = PARTIAL;
3791
3792         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
3793                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
3794                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
3795                        SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3796
3797         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
3798
3799         /*
3800          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3801          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3802          * update any list pointers.
3803          */
3804         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
3805
3806         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3807         setup_kmalloc_cache_index_table();
3808         create_kmalloc_caches(0);
3809
3810 #ifdef CONFIG_SMP
3811         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3812 #endif
3813
3814         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d, CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3815                 cache_line_size(),
3816                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3817                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3818 }
3819
3820 void __init kmem_cache_init_late(void)
3821 {
3822 }
3823
3824 struct kmem_cache *
3825 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
3826                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3827 {
3828         struct kmem_cache *s, *c;
3829
3830         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3831         if (s) {
3832                 s->refcount++;
3833
3834                 /*
3835                  * Adjust the object sizes so that we clear
3836                  * the complete object on kzalloc.
3837                  */
3838                 s->object_size = max(s->object_size, (int)size);
3839                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3840
3841                 for_each_memcg_cache(c, s) {
3842                         c->object_size = s->object_size;
3843                         c->inuse = max_t(int, c->inuse,
3844                                          ALIGN(size, sizeof(void *)));
3845                 }
3846
3847                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3848                         s->refcount--;
3849                         s = NULL;
3850                 }
3851         }
3852
3853         return s;
3854 }
3855
3856 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3857 {
3858         int err;
3859
3860         err = kmem_cache_open(s, flags);
3861         if (err)
3862                 return err;
3863
3864         /* Mutex is not taken during early boot */
3865         if (slab_state <= UP)
3866                 return 0;
3867
3868         memcg_propagate_slab_attrs(s);
3869         err = sysfs_slab_add(s);
3870         if (err)
3871                 kmem_cache_close(s);
3872
3873         return err;
3874 }
3875
3876 #ifdef CONFIG_SMP
3877 /*
3878  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3879  * necessary.
3880  */
3881 static int slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3882                 unsigned long action, void *hcpu)
3883 {
3884         long cpu = (long)hcpu;
3885         struct kmem_cache *s;
3886         unsigned long flags;
3887
3888         switch (action) {
3889         case CPU_UP_CANCELED:
3890         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3891         case CPU_DEAD:
3892         case CPU_DEAD_FROZEN:
3893                 mutex_lock(&slab_mutex);
3894                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3895                         local_irq_save(flags);
3896                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3897                         local_irq_restore(flags);
3898                 }
3899                 mutex_unlock(&slab_mutex);
3900                 break;
3901         default:
3902                 break;
3903         }
3904         return NOTIFY_OK;
3905 }
3906
3907 static struct notifier_block slab_notifier = {
3908         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3909 };
3910
3911 #endif
3912
3913 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3914 {
3915         struct kmem_cache *s;
3916         void *ret;
3917
3918         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3919                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3920
3921         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
3922
3923         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3924                 return s;
3925
3926         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller);
3927
3928         /* Honor the call site pointer we received. */
3929         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3930
3931         return ret;
3932 }
3933
3934 #ifdef CONFIG_NUMA
3935 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3936                                         int node, unsigned long caller)
3937 {
3938         struct kmem_cache *s;
3939         void *ret;
3940
3941         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3942                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3943
3944                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
3945                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3946                                    gfpflags, node);
3947
3948                 return ret;
3949         }
3950
3951         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
3952
3953         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3954                 return s;
3955
3956         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller);
3957
3958         /* Honor the call site pointer we received. */
3959         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3960
3961         return ret;
3962 }
3963 #endif
3964
3965 #ifdef CONFIG_SYSFS
3966 static int count_inuse(struct page *page)
3967 {
3968         return page->inuse;
3969 }
3970
3971 static int count_total(struct page *page)
3972 {
3973         return page->objects;
3974 }
3975 #endif
3976
3977 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3978 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3979                                                 unsigned long *map)
3980 {
3981         void *p;
3982         void *addr = page_address(page);
3983
3984         if (!check_slab(s, page) ||
3985                         !on_freelist(s, page, NULL))
3986                 return 0;
3987
3988         /* Now we know that a valid freelist exists */
3989         bitmap_zero(map, page->objects);
3990
3991         get_map(s, page, map);
3992         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3993                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3994                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
3995                                 return 0;
3996         }
3997
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_ACTIVE))
4001                                 return 0;
4002         return 1;
4003 }
4004
4005 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
4006                                                 unsigned long *map)
4007 {
4008         slab_lock(page);
4009         validate_slab(s, page, map);
4010         slab_unlock(page);
4011 }
4012
4013 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4014                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
4015 {
4016         unsigned long count = 0;
4017         struct page *page;
4018         unsigned long flags;
4019
4020         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4021
4022         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
4023                 validate_slab_slab(s, page, map);
4024                 count++;
4025         }
4026         if (count != n->nr_partial)
4027                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4028                        s->name, count, n->nr_partial);
4029
4030         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4031                 goto out;
4032
4033         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
4034                 validate_slab_slab(s, page, map);
4035                 count++;
4036         }
4037         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4038                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4039                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4040
4041 out:
4042         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4043         return count;
4044 }
4045
4046 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4047 {
4048         int node;
4049         unsigned long count = 0;
4050         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4051                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4052         struct kmem_cache_node *n;
4053
4054         if (!map)
4055                 return -ENOMEM;
4056
4057         flush_all(s);
4058         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4059                 count += validate_slab_node(s, n, map);
4060         kfree(map);
4061         return count;
4062 }
4063 /*
4064  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4065  * and freed.
4066  */
4067
4068 struct location {
4069         unsigned long count;
4070         unsigned long addr;
4071         long long sum_time;
4072         long min_time;
4073         long max_time;
4074         long min_pid;
4075         long max_pid;
4076         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4077         nodemask_t nodes;
4078 };
4079
4080 struct loc_track {
4081         unsigned long max;
4082         unsigned long count;
4083         struct location *loc;
4084 };
4085
4086 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4087 {
4088         if (t->max)
4089                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4090                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4091 }
4092
4093 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4094 {
4095         struct location *l;
4096         int order;
4097
4098         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4099
4100         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4101         if (!l)
4102                 return 0;
4103
4104         if (t->count) {
4105                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4106                 free_loc_track(t);
4107         }
4108         t->max = max;
4109         t->loc = l;
4110         return 1;
4111 }
4112
4113 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4114                                 const struct track *track)
4115 {
4116         long start, end, pos;
4117         struct location *l;
4118         unsigned long caddr;
4119         unsigned long age = jiffies - track->when;
4120
4121         start = -1;
4122         end = t->count;
4123
4124         for ( ; ; ) {
4125                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4126
4127                 /*
4128                  * There is nothing at "end". If we end up there
4129                  * we need to add something to before end.
4130                  */
4131                 if (pos == end)
4132                         break;
4133
4134                 caddr = t->loc[pos].addr;
4135                 if (track->addr == caddr) {
4136
4137                         l = &t->loc[pos];
4138                         l->count++;
4139                         if (track->when) {
4140                                 l->sum_time += age;
4141                                 if (age < l->min_time)
4142                                         l->min_time = age;
4143                                 if (age > l->max_time)
4144                                         l->max_time = age;
4145
4146                                 if (track->pid < l->min_pid)
4147                                         l->min_pid = track->pid;
4148                                 if (track->pid > l->max_pid)
4149                                         l->max_pid = track->pid;
4150
4151                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4152                                                 to_cpumask(l->cpus));
4153                         }
4154                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4155                         return 1;
4156                 }
4157
4158                 if (track->addr < caddr)
4159                         end = pos;
4160                 else
4161                         start = pos;
4162         }
4163
4164         /*
4165          * Not found. Insert new tracking element.
4166          */
4167         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4168                 return 0;
4169
4170         l = t->loc + pos;
4171         if (pos < t->count)
4172                 memmove(l + 1, l,
4173                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4174         t->count++;
4175         l->count = 1;
4176         l->addr = track->addr;
4177         l->sum_time = age;
4178         l->min_time = age;
4179         l->max_time = age;
4180         l->min_pid = track->pid;
4181         l->max_pid = track->pid;
4182         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4183         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4184         nodes_clear(l->nodes);
4185         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4186         return 1;
4187 }
4188
4189 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4190                 struct page *page, enum track_item alloc,
4191                 unsigned long *map)
4192 {
4193         void *addr = page_address(page);
4194         void *p;
4195
4196         bitmap_zero(map, page->objects);
4197         get_map(s, page, map);
4198
4199         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4200                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4201                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4202 }
4203
4204 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4205                                         enum track_item alloc)
4206 {
4207         int len = 0;
4208         unsigned long i;
4209         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4210         int node;
4211         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4212                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4213         struct kmem_cache_node *n;
4214
4215         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4216                                      GFP_TEMPORARY)) {
4217                 kfree(map);
4218                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
4219         }
4220         /* Push back cpu slabs */
4221         flush_all(s);
4222
4223         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4224                 unsigned long flags;
4225                 struct page *page;
4226
4227                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4228                         continue;
4229
4230                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4231                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
4232                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4233                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
4234                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4235                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4236         }
4237
4238         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4239                 struct location *l = &t.loc[i];
4240
4241                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
4242                         break;
4243                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
4244
4245                 if (l->addr)
4246                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
4247                 else
4248                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
4249
4250                 if (l->sum_time != l->min_time) {
4251                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
4252                                 l->min_time,
4253                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
4254                                 l->max_time);
4255                 } else
4256                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
4257                                 l->min_time);
4258
4259                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4260                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
4261                                 l->min_pid, l->max_pid);
4262                 else
4263                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
4264                                 l->min_pid);
4265
4266                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4267                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
4268                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4269                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4270                                          " cpus=%*pbl",
4271                                          cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4272
4273                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
4274                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4275                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4276                                          " nodes=%*pbl",
4277                                          nodemask_pr_args(&l->nodes));
4278
4279                 len += sprintf(buf + len, "\n");
4280         }
4281
4282         free_loc_track(&t);
4283         kfree(map);
4284         if (!t.count)
4285                 len += sprintf(buf, "No data\n");
4286         return len;
4287 }
4288 #endif
4289
4290 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4291 static void __init resiliency_test(void)
4292 {
4293         u8 *p;
4294
4295         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4296
4297         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4298         pr_err("-----------------------\n");
4299         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4300
4301         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4302         p[16] = 0x12;
4303         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4304                p + 16);
4305
4306         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
4307
4308         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4309         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4310         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4311         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4312                p);
4313         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4314
4315         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
4316         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4317         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4318         *p = 0x56;
4319         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4320                p);
4321         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4322         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
4323
4324         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4325         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4326         kfree(p);
4327         *p = 0x78;
4328         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4329         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
4330
4331         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4332         kfree(p);
4333         p[50] = 0x9a;
4334         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4335         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
4336
4337         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4338         kfree(p);
4339         p[512] = 0xab;
4340         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4341         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
4342 }
4343 #else
4344 #ifdef CONFIG_SYSFS
4345 static void resiliency_test(void) {};
4346 #endif
4347 #endif
4348
4349 #ifdef CONFIG_SYSFS
4350 enum slab_stat_type {
4351         SL_ALL,                 /* All slabs */
4352         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4353         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4354         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4355         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4356 };
4357
4358 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4359 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4360 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4361 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4362 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4363
4364 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4365                             char *buf, unsigned long flags)
4366 {
4367         unsigned long total = 0;
4368         int node;
4369         int x;
4370         unsigned long *nodes;
4371
4372         nodes = kzalloc(sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
4373         if (!nodes)
4374                 return -ENOMEM;
4375
4376         if (flags & SO_CPU) {
4377                 int cpu;
4378
4379                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4380                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4381                                                                cpu);
4382                         int node;
4383                         struct page *page;
4384
4385                         page = READ_ONCE(c->page);
4386                         if (!page)
4387                                 continue;
4388
4389                         node = page_to_nid(page);
4390                         if (flags & SO_TOTAL)
4391                                 x = page->objects;
4392                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4393                                 x = page->inuse;
4394                         else
4395                                 x = 1;
4396
4397                         total += x;
4398                         nodes[node] += x;
4399
4400                         page = READ_ONCE(c->partial);
4401                         if (page) {
4402                                 node = page_to_nid(page);
4403                                 if (flags & SO_TOTAL)
4404                                         WARN_ON_ONCE(1);
4405                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4406                                         WARN_ON_ONCE(1);
4407                                 else
4408                                         x = page->pages;
4409                                 total += x;
4410                                 nodes[node] += x;
4411                         }
4412                 }
4413         }
4414
4415         get_online_mems();
4416 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4417         if (flags & SO_ALL) {
4418                 struct kmem_cache_node *n;
4419
4420                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4421
4422                         if (flags & SO_TOTAL)
4423                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4424                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4425                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4426                                         count_partial(n, count_free);
4427                         else
4428                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4429                         total += x;
4430                         nodes[node] += x;
4431                 }
4432
4433         } else
4434 #endif
4435         if (flags & SO_PARTIAL) {
4436                 struct kmem_cache_node *n;
4437
4438                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4439                         if (flags & SO_TOTAL)
4440                                 x = count_partial(n, count_total);
4441                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4442                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4443                         else
4444                                 x = n->nr_partial;
4445                         total += x;
4446                         nodes[node] += x;
4447                 }
4448         }
4449         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4450 #ifdef CONFIG_NUMA
4451         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++)
4452                 if (nodes[node])
4453                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4454                                         node, nodes[node]);
4455 #endif
4456         put_online_mems();
4457         kfree(nodes);
4458         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4459 }
4460
4461 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4462 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4463 {
4464         int node;
4465         struct kmem_cache_node *n;
4466
4467         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4468                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4469                         return 1;
4470
4471         return 0;
4472 }
4473 #endif
4474
4475 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4476 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
4477
4478 struct slab_attribute {
4479         struct attribute attr;
4480         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4481         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4482 };
4483
4484 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4485         static struct slab_attribute _name##_attr = \
4486         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
4487
4488 #define SLAB_ATTR(_name) \
4489         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4490         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
4491
4492 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4493 {
4494         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4495 }
4496 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4497
4498 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4499 {
4500         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4501 }
4502 SLAB_ATTR_RO(align);
4503
4504 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4505 {
4506         return sprintf(buf, "%d\n", s->object_size);
4507 }
4508 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4509
4510 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4511 {
4512         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4513 }
4514 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4515
4516 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4517                                 const char *buf, size_t length)
4518 {
4519         unsigned long order;
4520         int err;
4521
4522         err = kstrtoul(buf, 10, &order);
4523         if (err)
4524                 return err;
4525
4526         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4527                 return -EINVAL;
4528
4529         calculate_sizes(s, order);
4530         return length;
4531 }
4532
4533 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4534 {
4535         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4536 }
4537 SLAB_ATTR(order);
4538
4539 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4540 {
4541         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4542 }
4543
4544 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4545                                  size_t length)
4546 {
4547         unsigned long min;
4548         int err;
4549
4550         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
4551         if (err)
4552                 return err;
4553
4554         set_min_partial(s, min);
4555         return length;
4556 }
4557 SLAB_ATTR(min_partial);
4558
4559 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4560 {
4561         return sprintf(buf, "%u\n", s->cpu_partial);
4562 }
4563
4564 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4565                                  size_t length)
4566 {
4567         unsigned long objects;
4568         int err;
4569
4570         err = kstrtoul(buf, 10, &objects);
4571         if (err)
4572                 return err;
4573         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4574                 return -EINVAL;
4575
4576         s->cpu_partial = objects;
4577         flush_all(s);
4578         return length;
4579 }
4580 SLAB_ATTR(cpu_partial);
4581
4582 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4583 {
4584         if (!s->ctor)
4585                 return 0;
4586         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4587 }
4588 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4589
4590 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4591 {
4592         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
4593 }
4594 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4595
4596 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4597 {
4598         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4599 }
4600 SLAB_ATTR_RO(partial);
4601
4602 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4603 {
4604         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4605 }
4606 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4607
4608 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4609 {
4610         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4611 }
4612 SLAB_ATTR_RO(objects);
4613
4614 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4615 {
4616         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4617 }
4618 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4619
4620 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4621 {
4622         int objects = 0;
4623         int pages = 0;
4624         int cpu;
4625         int len;
4626
4627         for_each_online_cpu(cpu) {
4628                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->partial;
4629
4630                 if (page) {
4631                         pages += page->pages;
4632                         objects += page->pobjects;
4633                 }
4634         }
4635
4636         len = sprintf(buf, "%d(%d)", objects, pages);
4637
4638 #ifdef CONFIG_SMP
4639         for_each_online_cpu(cpu) {
4640                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu) ->partial;
4641
4642                 if (page && len < PAGE_SIZE - 20)
4643                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%d(%d)", cpu,
4644                                 page->pobjects, page->pages);
4645         }
4646 #endif
4647         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4648 }
4649 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
4650
4651 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4652 {
4653         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4654 }
4655
4656 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4657                                 const char *buf, size_t length)
4658 {
4659         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4660         if (buf[0] == '1')
4661                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4662         return length;
4663 }
4664 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4665
4666 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4667 {
4668         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4669 }
4670 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4671
4672 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4673 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4674 {
4675         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4676 }
4677 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4678 #endif
4679
4680 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4681 {
4682         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4683 }
4684 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4685
4686 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4687 {
4688         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4689 }
4690 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4691
4692 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4693 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4694 {
4695         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4696 }
4697 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4698
4699 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4700 {
4701         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4702 }
4703 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4704
4705 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4706 {
4707         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4708 }
4709
4710 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4711                                 const char *buf, size_t length)
4712 {
4713         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4714         if (buf[0] == '1') {
4715                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4716                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4717         }
4718         return length;
4719 }
4720 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4721
4722 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4723 {
4724         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4725 }
4726
4727 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4728                                                         size_t length)
4729 {
4730         /*
4731          * Tracing a merged cache is going to give confusing results
4732          * as well as cause other issues like converting a mergeable
4733          * cache into an umergeable one.
4734          */
4735         if (s->refcount > 1)
4736                 return -EINVAL;
4737
4738         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4739         if (buf[0] == '1') {
4740                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4741                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4742         }
4743         return length;
4744 }
4745 SLAB_ATTR(trace);
4746
4747 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4748 {
4749         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4750 }
4751
4752 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4753                                 const char *buf, size_t length)
4754 {
4755         if (any_slab_objects(s))
4756                 return -EBUSY;
4757
4758         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4759         if (buf[0] == '1') {
4760                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4761                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4762         }
4763         calculate_sizes(s, -1);
4764         return length;
4765 }
4766 SLAB_ATTR(red_zone);
4767
4768 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4769 {
4770         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4771 }
4772
4773 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4774                                 const char *buf, size_t length)
4775 {
4776         if (any_slab_objects(s))
4777                 return -EBUSY;
4778
4779         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4780         if (buf[0] == '1') {
4781                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4782                 s->flags |= SLAB_POISON;
4783         }
4784         calculate_sizes(s, -1);
4785         return length;
4786 }
4787 SLAB_ATTR(poison);
4788
4789 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4790 {
4791         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4792 }
4793
4794 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4795                                 const char *buf, size_t length)
4796 {
4797         if (any_slab_objects(s))
4798                 return -EBUSY;
4799
4800         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4801         if (buf[0] == '1') {
4802                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4803                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4804         }
4805         calculate_sizes(s, -1);
4806         return length;
4807 }
4808 SLAB_ATTR(store_user);
4809
4810 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4811 {
4812         return 0;
4813 }
4814
4815 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4816                         const char *buf, size_t length)
4817 {
4818         int ret = -EINVAL;
4819
4820         if (buf[0] == '1') {
4821                 ret = validate_slab_cache(s);
4822                 if (ret >= 0)
4823                         ret = length;
4824         }
4825         return ret;
4826 }
4827 SLAB_ATTR(validate);
4828
4829 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4830 {
4831         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4832                 return -ENOSYS;
4833         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4834 }
4835 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4836
4837 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4838 {
4839         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4840                 return -ENOSYS;
4841         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4842 }
4843 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4844 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4845
4846 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4847 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4848 {
4849         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
4850 }
4851
4852 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4853                                                         size_t length)
4854 {
4855         if (s->refcount > 1)
4856                 return -EINVAL;
4857
4858         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
4859         if (buf[0] == '1')
4860                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
4861         return length;
4862 }
4863 SLAB_ATTR(failslab);
4864 #endif
4865
4866 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4867 {
4868         return 0;
4869 }
4870
4871 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
4872                         const char *buf, size_t length)
4873 {
4874         if (buf[0] == '1')
4875                 kmem_cache_shrink(s);
4876         else
4877                 return -EINVAL;
4878         return length;
4879 }
4880 SLAB_ATTR(shrink);
4881
4882 #ifdef CONFIG_NUMA
4883 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4884 {
4885         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
4886 }
4887
4888 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
4889                                 const char *buf, size_t length)
4890 {
4891         unsigned long ratio;
4892         int err;
4893
4894         err = kstrtoul(buf, 10, &ratio);
4895         if (err)
4896                 return err;
4897
4898         if (ratio <= 100)
4899                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
4900
4901         return length;
4902 }
4903 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
4904 #endif
4905
4906 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4907 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
4908 {
4909         unsigned long sum  = 0;
4910         int cpu;
4911         int len;
4912         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
4913
4914         if (!data)
4915                 return -ENOMEM;
4916
4917         for_each_online_cpu(cpu) {
4918                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
4919
4920                 data[cpu] = x;
4921                 sum += x;
4922         }
4923
4924         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
4925
4926 #ifdef CONFIG_SMP
4927         for_each_online_cpu(cpu) {
4928                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
4929                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
4930         }
4931 #endif
4932         kfree(data);
4933         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4934 }
4935
4936 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
4937 {
4938         int cpu;
4939
4940         for_each_online_cpu(cpu)
4941                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
4942 }
4943
4944 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
4945 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
4946 {                                                               \
4947         return show_stat(s, buf, si);                           \
4948 }                                                               \
4949 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
4950                                 const char *buf, size_t length) \
4951 {                                                               \
4952         if (buf[0] != '0')                                      \
4953                 return -EINVAL;                                 \
4954         clear_stat(s, si);                                      \
4955         return length;                                          \
4956 }                                                               \
4957 SLAB_ATTR(text);                                                \
4958
4959 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
4960 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
4961 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
4962 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
4963 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
4964 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
4965 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
4966 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
4967 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
4968 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
4969 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
4970 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
4971 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
4972 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
4973 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
4974 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
4975 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
4976 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
4977 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
4978 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
4979 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
4980 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
4981 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
4982 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
4983 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
4984 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
4985 #endif
4986
4987 static struct attribute *slab_attrs[] = {
4988         &slab_size_attr.attr,
4989         &object_size_attr.attr,
4990         &objs_per_slab_attr.attr,
4991         &order_attr.attr,
4992         &min_partial_attr.attr,
4993         &cpu_partial_attr.attr,
4994         &objects_attr.attr,
4995         &objects_partial_attr.attr,
4996         &partial_attr.attr,
4997         &cpu_slabs_attr.attr,
4998         &ctor_attr.attr,
4999         &aliases_attr.attr,
5000         &align_attr.attr,
5001         &hwcache_align_attr.attr,
5002         &reclaim_account_attr.attr,
5003         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5004         &shrink_attr.attr,
5005         &reserved_attr.attr,
5006         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5007 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5008         &total_objects_attr.attr,
5009         &slabs_attr.attr,
5010         &sanity_checks_attr.attr,
5011         &trace_attr.attr,
5012         &red_zone_attr.attr,
5013         &poison_attr.attr,
5014         &store_user_attr.attr,
5015         &validate_attr.attr,
5016         &alloc_calls_attr.attr,
5017         &free_calls_attr.attr,
5018 #endif
5019 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5020         &cache_dma_attr.attr,
5021 #endif
5022 #ifdef CONFIG_NUMA
5023         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5024 #endif
5025 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5026         &alloc_fastpath_attr.attr,
5027         &alloc_slowpath_attr.attr,
5028         &free_fastpath_attr.attr,
5029         &free_slowpath_attr.attr,
5030         &free_frozen_attr.attr,
5031         &free_add_partial_attr.attr,
5032         &free_remove_partial_attr.attr,
5033         &alloc_from_partial_attr.attr,
5034         &alloc_slab_attr.attr,
5035         &alloc_refill_attr.attr,
5036         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5037         &free_slab_attr.attr,
5038         &cpuslab_flush_attr.attr,
5039         &deactivate_full_attr.attr,
5040         &deactivate_empty_attr.attr,
5041         &deactivate_to_head_attr.attr,
5042         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5043         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5044         &deactivate_bypass_attr.attr,
5045         &order_fallback_attr.attr,
5046         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5047         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5048         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5049         &cpu_partial_free_attr.attr,
5050         &cpu_partial_node_attr.attr,
5051         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5052 #endif
5053 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5054         &failslab_attr.attr,
5055 #endif
5056
5057         NULL
5058 };
5059
5060 static struct attribute_group slab_attr_group = {
5061         .attrs = slab_attrs,
5062 };
5063
5064 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5065                                 struct attribute *attr,
5066                                 char *buf)
5067 {
5068         struct slab_attribute *attribute;
5069         struct kmem_cache *s;
5070         int err;
5071
5072         attribute = to_slab_attr(attr);
5073         s = to_slab(kobj);
5074
5075         if (!attribute->show)
5076                 return -EIO;
5077
5078         err = attribute->show(s, buf);
5079
5080         return err;
5081 }
5082
5083 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5084                                 struct attribute *attr,
5085                                 const char *buf, size_t len)
5086 {
5087         struct slab_attribute *attribute;
5088         struct kmem_cache *s;
5089         int err;
5090
5091         attribute = to_slab_attr(attr);
5092         s = to_slab(kobj);
5093
5094         if (!attribute->store)
5095                 return -EIO;
5096
5097         err = attribute->store(s, buf, len);
5098 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5099         if (slab_state >= FULL && err >= 0 && is_root_cache(s)) {
5100                 struct kmem_cache *c;
5101
5102                 mutex_lock(&slab_mutex);
5103                 if (s->max_attr_size < len)
5104                         s->max_attr_size = len;
5105
5106                 /*
5107                  * This is a best effort propagation, so this function's return
5108                  * value will be determined by the parent cache only. This is
5109                  * basically because not all attributes will have a well
5110                  * defined semantics for rollbacks - most of the actions will
5111                  * have permanent effects.
5112                  *
5113                  * Returning the error value of any of the children that fail
5114                  * is not 100 % defined, in the sense that users seeing the
5115                  * error code won't be able to know anything about the state of
5116                  * the cache.
5117                  *
5118                  * Only returning the error code for the parent cache at least
5119                  * has well defined semantics. The cache being written to
5120                  * directly either failed or succeeded, in which case we loop
5121                  * through the descendants with best-effort propagation.
5122                  */
5123                 for_each_memcg_cache(c, s)
5124                         attribute->store(c, buf, len);
5125                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5126         }
5127 #endif
5128         return err;
5129 }
5130
5131 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s)
5132 {
5133 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5134         int i;
5135         char *buffer = NULL;
5136         struct kmem_cache *root_cache;
5137
5138         if (is_root_cache(s))
5139                 return;
5140
5141         root_cache = s->memcg_params.root_cache;
5142
5143         /*
5144          * This mean this cache had no attribute written. Therefore, no point
5145          * in copying default values around
5146          */
5147         if (!root_cache->max_attr_size)
5148                 return;
5149
5150         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(slab_attrs); i++) {
5151                 char mbuf[64];
5152                 char *buf;
5153                 struct slab_attribute *attr = to_slab_attr(slab_attrs[i]);
5154
5155                 if (!attr || !attr->store || !attr->show)
5156                         continue;
5157
5158                 /*
5159                  * It is really bad that we have to allocate here, so we will
5160                  * do it only as a fallback. If we actually allocate, though,
5161                  * we can just use the allocated buffer until the end.
5162                  *
5163                  * Most of the slub attributes will tend to be very small in
5164                  * size, but sysfs allows buffers up to a page, so they can
5165                  * theoretically happen.
5166                  */
5167                 if (buffer)
5168                         buf = buffer;
5169                 else if (root_cache->max_attr_size < ARRAY_SIZE(mbuf))
5170                         buf = mbuf;
5171                 else {
5172                         buffer = (char *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
5173                         if (WARN_ON(!buffer))
5174                                 continue;
5175                         buf = buffer;
5176                 }
5177
5178                 attr->show(root_cache, buf);
5179                 attr->store(s, buf, strlen(buf));
5180         }
5181
5182         if (buffer)
5183                 free_page((unsigned long)buffer);
5184 #endif
5185 }
5186
5187 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5188 {
5189         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5190 }
5191
5192 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5193         .show = slab_attr_show,
5194         .store = slab_attr_store,
5195 };
5196
5197 static struct kobj_type slab_ktype = {
5198         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5199         .release = kmem_cache_release,
5200 };
5201
5202 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
5203 {
5204         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
5205
5206         if (ktype == &slab_ktype)
5207                 return 1;
5208         return 0;
5209 }
5210
5211 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
5212         .filter = uevent_filter,
5213 };
5214
5215 static struct kset *slab_kset;
5216
5217 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5218 {
5219 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5220         if (!is_root_cache(s))
5221                 return s->memcg_params.root_cache->memcg_kset;
5222 #endif
5223         return slab_kset;
5224 }
5225
5226 #define ID_STR_LENGTH 64
5227
5228 /* Create a unique string id for a slab cache:
5229  *
5230  * Format       :[flags-]size
5231  */
5232 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5233 {
5234         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5235         char *p = name;
5236
5237         BUG_ON(!name);
5238
5239         *p++ = ':';
5240         /*
5241          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5242          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5243          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5244          * are matched during merging to guarantee that the id is
5245          * unique.
5246          */
5247         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5248                 *p++ = 'd';
5249         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5250                 *p++ = 'a';
5251         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
5252                 *p++ = 'F';
5253         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
5254                 *p++ = 't';
5255         if (p != name + 1)
5256                 *p++ = '-';
5257         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
5258
5259         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5260         return name;
5261 }
5262
5263 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5264 {
5265         int err;
5266         const char *name;
5267         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5268
5269         if (unmergeable) {
5270                 /*
5271                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5272                  * This is typically the case for debug situations. In that
5273                  * case we can catch duplicate names easily.
5274                  */
5275                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5276                 name = s->name;
5277         } else {
5278                 /*
5279                  * Create a unique name for the slab as a target
5280                  * for the symlinks.
5281                  */
5282                 name = create_unique_id(s);
5283         }
5284
5285         s->kobj.kset = cache_kset(s);
5286         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5287         if (err)
5288                 goto out;
5289
5290         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5291         if (err)
5292                 goto out_del_kobj;
5293
5294 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5295         if (is_root_cache(s)) {
5296                 s->memcg_kset = kset_create_and_add("cgroup", NULL, &s->kobj);
5297                 if (!s->memcg_kset) {
5298                         err = -ENOMEM;
5299                         goto out_del_kobj;
5300                 }
5301         }
5302 #endif
5303
5304         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
5305         if (!unmergeable) {
5306                 /* Setup first alias */
5307                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5308         }
5309 out:
5310         if (!unmergeable)
5311                 kfree(name);
5312         return err;
5313 out_del_kobj:
5314         kobject_del(&s->kobj);
5315         goto out;
5316 }
5317
5318 void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
5319 {
5320         if (slab_state < FULL)
5321                 /*
5322                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
5323                  * cache from sysfs.
5324                  */
5325                 return;
5326
5327 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5328         kset_unregister(s->memcg_kset);
5329 #endif
5330         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
5331         kobject_del(&s->kobj);
5332         kobject_put(&s->kobj);
5333 }
5334
5335 /*
5336  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5337  * available lest we lose that information.
5338  */
5339 struct saved_alias {
5340         struct kmem_cache *s;
5341         const char *name;
5342         struct saved_alias *next;
5343 };
5344
5345 static struct saved_alias *alias_list;
5346
5347 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5348 {
5349         struct saved_alias *al;
5350
5351         if (slab_state == FULL) {
5352                 /*
5353                  * If we have a leftover link then remove it.
5354                  */
5355                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5356                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5357         }
5358
5359         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5360         if (!al)
5361                 return -ENOMEM;
5362
5363         al->s = s;
5364         al->name = name;
5365         al->next = alias_list;
5366         alias_list = al;
5367         return 0;
5368 }
5369
5370 static int __init slab_sysfs_init(void)
5371 {
5372         struct kmem_cache *s;
5373         int err;
5374
5375         mutex_lock(&slab_mutex);
5376
5377         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
5378         if (!slab_kset) {
5379                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5380                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5381                 return -ENOSYS;
5382         }
5383
5384         slab_state = FULL;
5385
5386         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5387                 err = sysfs_slab_add(s);
5388                 if (err)
5389                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5390                                s->name);
5391         }
5392
5393         while (alias_list) {
5394                 struct saved_alias *al = alias_list;
5395
5396                 alias_list = alias_list->next;
5397                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5398                 if (err)
5399                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5400                                al->name);
5401                 kfree(al);
5402         }
5403
5404         mutex_unlock(&slab_mutex);
5405         resiliency_test();
5406         return 0;
5407 }
5408
5409 __initcall(slab_sysfs_init);
5410 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5411
5412 /*
5413  * The /proc/slabinfo ABI
5414  */
5415 #ifdef CONFIG_SLABINFO
5416 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5417 {
5418         unsigned long nr_slabs = 0;
5419         unsigned long nr_objs = 0;
5420         unsigned long nr_free = 0;
5421         int node;
5422         struct kmem_cache_node *n;
5423
5424         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5425                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5426                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5427                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5428         }
5429
5430         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5431         sinfo->num_objs = nr_objs;
5432         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5433         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5434         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5435         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5436 }
5437
5438 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5439 {
5440 }
5441
5442 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5443                        size_t count, loff_t *ppos)
5444 {
5445         return -EIO;
5446 }
5447 #endif /* CONFIG_SLABINFO */