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