slub: initial bulk free implementation
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/notifier.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kasan.h>
24 #include <linux/kmemcheck.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/memory.h>
32 #include <linux/math64.h>
33 #include <linux/fault-inject.h>
34 #include <linux/stacktrace.h>
35 #include <linux/prefetch.h>
36 #include <linux/memcontrol.h>
37
38 #include <trace/events/kmem.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * Lock order:
44  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
45  *   2. node->list_lock
46  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
47  *
48  *   slab_mutex
49  *
50  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
51  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
52  *
53  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
54  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
55  *   double word in the page struct. Meaning
56  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
57  *      B. page->counters       -> Counters of objects
58  *      C. page->frozen         -> frozen state
59  *
60  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
61  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
62  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
63  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
64  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
65  *
66  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
67  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
68  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
69  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
70  *   modified without taking the list lock).
71  *
72  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
73  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
74  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
75  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
76  *   the list lock.
77  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
78  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
79  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
80  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
81  *
82  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
83  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
84  *
85  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
86  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
87  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
88  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
89  * cannot scan all objects.
90  *
91  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
92  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
93  * fast frees and allocs.
94  *
95  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
96  *
97  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
98  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
99  *                      such as satisfying allocations for a specific
100  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
101  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
102  *                      list operations. It is up to the processor holding
103  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
104  *                      when the slab is no longer needed.
105  *
106  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
107  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
108  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
109  *                      freelist that allows lockless access to
110  *                      free objects in addition to the regular freelist
111  *                      that requires the slab lock.
112  *
113  * PageError            Slab requires special handling due to debug
114  *                      options set. This moves slab handling out of
115  *                      the fast path and disables lockless freelists.
116  */
117
118 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
119 {
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
121         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
122 #else
123         return 0;
124 #endif
125 }
126
127 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
128 {
129 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
130         return !kmem_cache_debug(s);
131 #else
132         return false;
133 #endif
134 }
135
136 /*
137  * Issues still to be resolved:
138  *
139  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
140  *
141  * - Variable sizing of the per node arrays
142  */
143
144 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
145 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
146
147 /* Enable to log cmpxchg failures */
148 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
149
150 /*
151  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
152  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
153  */
154 #define MIN_PARTIAL 5
155
156 /*
157  * Maximum number of desirable partial slabs.
158  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
159  * sort the partial list by the number of objects in use.
160  */
161 #define MAX_PARTIAL 10
162
163 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
164                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
165
166 /*
167  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
168  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
169  * metadata.
170  */
171 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
172
173 #define OO_SHIFT        16
174 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
175 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
176
177 /* Internal SLUB flags */
178 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
179 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182 static struct notifier_block slab_notifier;
183 #endif
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
189 struct track {
190         unsigned long addr;     /* Called from address */
191 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
192         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
193 #endif
194         int cpu;                /* Was running on cpu */
195         int pid;                /* Pid context */
196         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
197 };
198
199 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
200
201 #ifdef CONFIG_SYSFS
202 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
203 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
204 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
205 #else
206 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
207 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
208                                                         { return 0; }
209 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
210 #endif
211
212 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         /*
216          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
217          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
218          */
219         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
220 #endif
221 }
222
223 /********************************************************************
224  *                      Core slab cache functions
225  *******************************************************************/
226
227 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
228 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
229                                 struct page *page, const void *object)
230 {
231         void *base;
232
233         if (!object)
234                 return 1;
235
236         base = page_address(page);
237         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
238                 (object - base) % s->size) {
239                 return 0;
240         }
241
242         return 1;
243 }
244
245 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
246 {
247         return *(void **)(object + s->offset);
248 }
249
250 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
251 {
252         prefetch(object + s->offset);
253 }
254
255 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
256 {
257         void *p;
258
259 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
260         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
261 #else
262         p = get_freepointer(s, object);
263 #endif
264         return p;
265 }
266
267 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
268 {
269         *(void **)(object + s->offset) = fp;
270 }
271
272 /* Loop over all objects in a slab */
273 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
274         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
275                         __p += (__s)->size)
276
277 #define for_each_object_idx(__p, __idx, __s, __addr, __objects) \
278         for (__p = (__addr), __idx = 1; __idx <= __objects;\
279                         __p += (__s)->size, __idx++)
280
281 /* Determine object index from a given position */
282 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
283 {
284         return (p - addr) / s->size;
285 }
286
287 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
288 {
289 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
290         /*
291          * Debugging requires use of the padding between object
292          * and whatever may come after it.
293          */
294         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
295                 return s->object_size;
296
297 #endif
298         /*
299          * If we have the need to store the freelist pointer
300          * back there or track user information then we can
301          * only use the space before that information.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
304                 return s->inuse;
305         /*
306          * Else we can use all the padding etc for the allocation
307          */
308         return s->size;
309 }
310
311 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
312 {
313         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
314 }
315
316 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
317                 unsigned long size, int reserved)
318 {
319         struct kmem_cache_order_objects x = {
320                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
321         };
322
323         return x;
324 }
325
326 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
327 {
328         return x.x >> OO_SHIFT;
329 }
330
331 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
332 {
333         return x.x & OO_MASK;
334 }
335
336 /*
337  * Per slab locking using the pagelock
338  */
339 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
340 {
341         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
342 }
343
344 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
345 {
346         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
347 }
348
349 static inline void set_page_slub_counters(struct page *page, unsigned long counters_new)
350 {
351         struct page tmp;
352         tmp.counters = counters_new;
353         /*
354          * page->counters can cover frozen/inuse/objects as well
355          * as page->_count.  If we assign to ->counters directly
356          * we run the risk of losing updates to page->_count, so
357          * be careful and only assign to the fields we need.
358          */
359         page->frozen  = tmp.frozen;
360         page->inuse   = tmp.inuse;
361         page->objects = tmp.objects;
362 }
363
364 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
365 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
366                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
367                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
368                 const char *n)
369 {
370         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
371 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
372     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
373         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
374                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
375                                    freelist_old, counters_old,
376                                    freelist_new, counters_new))
377                         return true;
378         } else
379 #endif
380         {
381                 slab_lock(page);
382                 if (page->freelist == freelist_old &&
383                                         page->counters == counters_old) {
384                         page->freelist = freelist_new;
385                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
386                         slab_unlock(page);
387                         return true;
388                 }
389                 slab_unlock(page);
390         }
391
392         cpu_relax();
393         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
394
395 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
396         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
397 #endif
398
399         return false;
400 }
401
402 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
403                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
404                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
405                 const char *n)
406 {
407 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
408     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
409         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
410                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
411                                    freelist_old, counters_old,
412                                    freelist_new, counters_new))
413                         return true;
414         } else
415 #endif
416         {
417                 unsigned long flags;
418
419                 local_irq_save(flags);
420                 slab_lock(page);
421                 if (page->freelist == freelist_old &&
422                                         page->counters == counters_old) {
423                         page->freelist = freelist_new;
424                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
425                         slab_unlock(page);
426                         local_irq_restore(flags);
427                         return true;
428                 }
429                 slab_unlock(page);
430                 local_irq_restore(flags);
431         }
432
433         cpu_relax();
434         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
435
436 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
437         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
438 #endif
439
440         return false;
441 }
442
443 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
444 /*
445  * Determine a map of object in use on a page.
446  *
447  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
448  * not vanish from under us.
449  */
450 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
451 {
452         void *p;
453         void *addr = page_address(page);
454
455         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
456                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
457 }
458
459 /*
460  * Debug settings:
461  */
462 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
463 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
464 #else
465 static int slub_debug;
466 #endif
467
468 static char *slub_debug_slabs;
469 static int disable_higher_order_debug;
470
471 /*
472  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
473  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
474  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
475  * to tell kasan that these accesses are OK.
476  */
477 static inline void metadata_access_enable(void)
478 {
479         kasan_disable_current();
480 }
481
482 static inline void metadata_access_disable(void)
483 {
484         kasan_enable_current();
485 }
486
487 /*
488  * Object debugging
489  */
490 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
491 {
492         metadata_access_enable();
493         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
494                         length, 1);
495         metadata_access_disable();
496 }
497
498 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
499         enum track_item alloc)
500 {
501         struct track *p;
502
503         if (s->offset)
504                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
505         else
506                 p = object + s->inuse;
507
508         return p + alloc;
509 }
510
511 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
512                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
513 {
514         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
515
516         if (addr) {
517 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
518                 struct stack_trace trace;
519                 int i;
520
521                 trace.nr_entries = 0;
522                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
523                 trace.entries = p->addrs;
524                 trace.skip = 3;
525                 metadata_access_enable();
526                 save_stack_trace(&trace);
527                 metadata_access_disable();
528
529                 /* See rant in lockdep.c */
530                 if (trace.nr_entries != 0 &&
531                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
532                         trace.nr_entries--;
533
534                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
535                         p->addrs[i] = 0;
536 #endif
537                 p->addr = addr;
538                 p->cpu = smp_processor_id();
539                 p->pid = current->pid;
540                 p->when = jiffies;
541         } else
542                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
543 }
544
545 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
546 {
547         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
548                 return;
549
550         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
551         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
552 }
553
554 static void print_track(const char *s, struct track *t)
555 {
556         if (!t->addr)
557                 return;
558
559         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
560                s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
561 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
562         {
563                 int i;
564                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
565                         if (t->addrs[i])
566                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
567                         else
568                                 break;
569         }
570 #endif
571 }
572
573 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
574 {
575         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
576                 return;
577
578         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
579         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
580 }
581
582 static void print_page_info(struct page *page)
583 {
584         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
585                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
586
587 }
588
589 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
590 {
591         struct va_format vaf;
592         va_list args;
593
594         va_start(args, fmt);
595         vaf.fmt = fmt;
596         vaf.va = &args;
597         pr_err("=============================================================================\n");
598         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
599         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
600
601         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
602         va_end(args);
603 }
604
605 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
606 {
607         struct va_format vaf;
608         va_list args;
609
610         va_start(args, fmt);
611         vaf.fmt = fmt;
612         vaf.va = &args;
613         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
614         va_end(args);
615 }
616
617 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
618 {
619         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
620         u8 *addr = page_address(page);
621
622         print_tracking(s, p);
623
624         print_page_info(page);
625
626         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
627                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
628
629         if (p > addr + 16)
630                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
631
632         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
633                                 PAGE_SIZE));
634         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
635                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
636                         s->inuse - s->object_size);
637
638         if (s->offset)
639                 off = s->offset + sizeof(void *);
640         else
641                 off = s->inuse;
642
643         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
644                 off += 2 * sizeof(struct track);
645
646         if (off != s->size)
647                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
648                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
649
650         dump_stack();
651 }
652
653 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
654                         u8 *object, char *reason)
655 {
656         slab_bug(s, "%s", reason);
657         print_trailer(s, page, object);
658 }
659
660 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
661                         const char *fmt, ...)
662 {
663         va_list args;
664         char buf[100];
665
666         va_start(args, fmt);
667         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
668         va_end(args);
669         slab_bug(s, "%s", buf);
670         print_page_info(page);
671         dump_stack();
672 }
673
674 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
675 {
676         u8 *p = object;
677
678         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
679                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
680                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
681         }
682
683         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
684                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
685 }
686
687 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
688                                                 void *from, void *to)
689 {
690         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
691         memset(from, data, to - from);
692 }
693
694 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
695                         u8 *object, char *what,
696                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
697 {
698         u8 *fault;
699         u8 *end;
700
701         metadata_access_enable();
702         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
703         metadata_access_disable();
704         if (!fault)
705                 return 1;
706
707         end = start + bytes;
708         while (end > fault && end[-1] == value)
709                 end--;
710
711         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
712         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
713                                         fault, end - 1, fault[0], value);
714         print_trailer(s, page, object);
715
716         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
717         return 0;
718 }
719
720 /*
721  * Object layout:
722  *
723  * object address
724  *      Bytes of the object to be managed.
725  *      If the freepointer may overlay the object then the free
726  *      pointer is the first word of the object.
727  *
728  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
729  *      0xa5 (POISON_END)
730  *
731  * object + s->object_size
732  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
733  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
734  *      object_size == inuse.
735  *
736  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
737  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
738  *
739  * object + s->inuse
740  *      Meta data starts here.
741  *
742  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
743  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
744  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
745  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
746  *              before the word boundary.
747  *
748  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
749  *
750  * object + s->size
751  *      Nothing is used beyond s->size.
752  *
753  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
754  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
755  * may be used with merged slabcaches.
756  */
757
758 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
759 {
760         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
761
762         if (s->offset)
763                 /* Freepointer is placed after the object. */
764                 off += sizeof(void *);
765
766         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
767                 /* We also have user information there */
768                 off += 2 * sizeof(struct track);
769
770         if (s->size == off)
771                 return 1;
772
773         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
774                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
775 }
776
777 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
778 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
779 {
780         u8 *start;
781         u8 *fault;
782         u8 *end;
783         int length;
784         int remainder;
785
786         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
787                 return 1;
788
789         start = page_address(page);
790         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
791         end = start + length;
792         remainder = length % s->size;
793         if (!remainder)
794                 return 1;
795
796         metadata_access_enable();
797         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
798         metadata_access_disable();
799         if (!fault)
800                 return 1;
801         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
802                 end--;
803
804         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
805         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
806
807         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
808         return 0;
809 }
810
811 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
812                                         void *object, u8 val)
813 {
814         u8 *p = object;
815         u8 *endobject = object + s->object_size;
816
817         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
818                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
819                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
820                         return 0;
821         } else {
822                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
823                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
824                                 endobject, POISON_INUSE,
825                                 s->inuse - s->object_size);
826                 }
827         }
828
829         if (s->flags & SLAB_POISON) {
830                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
831                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
832                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
833                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
834                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
835                         return 0;
836                 /*
837                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
838                  */
839                 check_pad_bytes(s, page, p);
840         }
841
842         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
843                 /*
844                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
845                  * freepointer while object is allocated.
846                  */
847                 return 1;
848
849         /* Check free pointer validity */
850         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
851                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
852                 /*
853                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
854                  * of the free objects in this slab. May cause
855                  * another error because the object count is now wrong.
856                  */
857                 set_freepointer(s, p, NULL);
858                 return 0;
859         }
860         return 1;
861 }
862
863 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
864 {
865         int maxobj;
866
867         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
868
869         if (!PageSlab(page)) {
870                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
871                 return 0;
872         }
873
874         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
875         if (page->objects > maxobj) {
876                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
877                         page->objects, maxobj);
878                 return 0;
879         }
880         if (page->inuse > page->objects) {
881                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
882                         page->inuse, page->objects);
883                 return 0;
884         }
885         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
886         slab_pad_check(s, page);
887         return 1;
888 }
889
890 /*
891  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
892  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
893  */
894 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
895 {
896         int nr = 0;
897         void *fp;
898         void *object = NULL;
899         int max_objects;
900
901         fp = page->freelist;
902         while (fp && nr <= page->objects) {
903                 if (fp == search)
904                         return 1;
905                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
906                         if (object) {
907                                 object_err(s, page, object,
908                                         "Freechain corrupt");
909                                 set_freepointer(s, object, NULL);
910                         } else {
911                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
912                                 page->freelist = NULL;
913                                 page->inuse = page->objects;
914                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
915                                 return 0;
916                         }
917                         break;
918                 }
919                 object = fp;
920                 fp = get_freepointer(s, object);
921                 nr++;
922         }
923
924         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
925         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
926                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
927
928         if (page->objects != max_objects) {
929                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
930                         "should be %d", page->objects, max_objects);
931                 page->objects = max_objects;
932                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
933         }
934         if (page->inuse != page->objects - nr) {
935                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
936                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
937                 page->inuse = page->objects - nr;
938                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
939         }
940         return search == NULL;
941 }
942
943 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
944                                                                 int alloc)
945 {
946         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
947                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
948                         s->name,
949                         alloc ? "alloc" : "free",
950                         object, page->inuse,
951                         page->freelist);
952
953                 if (!alloc)
954                         print_section("Object ", (void *)object,
955                                         s->object_size);
956
957                 dump_stack();
958         }
959 }
960
961 /*
962  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
963  */
964 static void add_full(struct kmem_cache *s,
965         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
966 {
967         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
968                 return;
969
970         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
971         list_add(&page->lru, &n->full);
972 }
973
974 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
975 {
976         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
977                 return;
978
979         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
980         list_del(&page->lru);
981 }
982
983 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
984 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
985 {
986         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
987
988         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
989 }
990
991 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
992 {
993         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
994 }
995
996 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
997 {
998         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
999
1000         /*
1001          * May be called early in order to allocate a slab for the
1002          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1003          * dilemma by deferring the increment of the count during
1004          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1005          */
1006         if (likely(n)) {
1007                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1008                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1009         }
1010 }
1011 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1012 {
1013         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1014
1015         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1016         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1017 }
1018
1019 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1020 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1021                                                                 void *object)
1022 {
1023         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1024                 return;
1025
1026         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1027         init_tracking(s, object);
1028 }
1029
1030 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1031                                         struct page *page,
1032                                         void *object, unsigned long addr)
1033 {
1034         if (!check_slab(s, page))
1035                 goto bad;
1036
1037         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1038                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1039                 goto bad;
1040         }
1041
1042         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1043                 goto bad;
1044
1045         /* Success perform special debug activities for allocs */
1046         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1047                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1048         trace(s, page, object, 1);
1049         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1050         return 1;
1051
1052 bad:
1053         if (PageSlab(page)) {
1054                 /*
1055                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1056                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1057                  * as used avoids touching the remaining objects.
1058                  */
1059                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1060                 page->inuse = page->objects;
1061                 page->freelist = NULL;
1062         }
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1067         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1068         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1069 {
1070         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1071
1072         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1073         slab_lock(page);
1074
1075         if (!check_slab(s, page))
1076                 goto fail;
1077
1078         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1079                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1080                 goto fail;
1081         }
1082
1083         if (on_freelist(s, page, object)) {
1084                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1085                 goto fail;
1086         }
1087
1088         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1089                 goto out;
1090
1091         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1092                 if (!PageSlab(page)) {
1093                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1094                                 "outside of slab", object);
1095                 } else if (!page->slab_cache) {
1096                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1097                                object);
1098                         dump_stack();
1099                 } else
1100                         object_err(s, page, object,
1101                                         "page slab pointer corrupt.");
1102                 goto fail;
1103         }
1104
1105         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1106                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1107         trace(s, page, object, 0);
1108         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1109 out:
1110         slab_unlock(page);
1111         /*
1112          * Keep node_lock to preserve integrity
1113          * until the object is actually freed
1114          */
1115         return n;
1116
1117 fail:
1118         slab_unlock(page);
1119         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1120         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1121         return NULL;
1122 }
1123
1124 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1125 {
1126         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1127         if (*str++ != '=' || !*str)
1128                 /*
1129                  * No options specified. Switch on full debugging.
1130                  */
1131                 goto out;
1132
1133         if (*str == ',')
1134                 /*
1135                  * No options but restriction on slabs. This means full
1136                  * debugging for slabs matching a pattern.
1137                  */
1138                 goto check_slabs;
1139
1140         slub_debug = 0;
1141         if (*str == '-')
1142                 /*
1143                  * Switch off all debugging measures.
1144                  */
1145                 goto out;
1146
1147         /*
1148          * Determine which debug features should be switched on
1149          */
1150         for (; *str && *str != ','; str++) {
1151                 switch (tolower(*str)) {
1152                 case 'f':
1153                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1154                         break;
1155                 case 'z':
1156                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1157                         break;
1158                 case 'p':
1159                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1160                         break;
1161                 case 'u':
1162                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1163                         break;
1164                 case 't':
1165                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1166                         break;
1167                 case 'a':
1168                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1169                         break;
1170                 case 'o':
1171                         /*
1172                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1173                          * order would increase as a result.
1174                          */
1175                         disable_higher_order_debug = 1;
1176                         break;
1177                 default:
1178                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1179                                *str);
1180                 }
1181         }
1182
1183 check_slabs:
1184         if (*str == ',')
1185                 slub_debug_slabs = str + 1;
1186 out:
1187         return 1;
1188 }
1189
1190 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1191
1192 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1193         unsigned long flags, const char *name,
1194         void (*ctor)(void *))
1195 {
1196         /*
1197          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1198          */
1199         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs || (name &&
1200                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)))))
1201                 flags |= slub_debug;
1202
1203         return flags;
1204 }
1205 #else
1206 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1207                         struct page *page, void *object) {}
1208
1209 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1210         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1211
1212 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1213         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1214         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1215
1216 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1217                         { return 1; }
1218 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1219                         void *object, u8 val) { return 1; }
1220 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1221                                         struct page *page) {}
1222 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1223                                         struct page *page) {}
1224 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1225         unsigned long flags, const char *name,
1226         void (*ctor)(void *))
1227 {
1228         return flags;
1229 }
1230 #define slub_debug 0
1231
1232 #define disable_higher_order_debug 0
1233
1234 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1235                                                         { return 0; }
1236 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1237                                                         { return 0; }
1238 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1239                                                         int objects) {}
1240 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1241                                                         int objects) {}
1242
1243 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1244
1245 /*
1246  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1247  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1248  */
1249 static inline void kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1250 {
1251         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1252         kasan_kmalloc_large(ptr, size);
1253 }
1254
1255 static inline void kfree_hook(const void *x)
1256 {
1257         kmemleak_free(x);
1258         kasan_kfree_large(x);
1259 }
1260
1261 static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1262                                                      gfp_t flags)
1263 {
1264         flags &= gfp_allowed_mask;
1265         lockdep_trace_alloc(flags);
1266         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
1267
1268         if (should_failslab(s->object_size, flags, s->flags))
1269                 return NULL;
1270
1271         return memcg_kmem_get_cache(s, flags);
1272 }
1273
1274 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
1275                                         gfp_t flags, void *object)
1276 {
1277         flags &= gfp_allowed_mask;
1278         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
1279         kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
1280         memcg_kmem_put_cache(s);
1281         kasan_slab_alloc(s, object);
1282 }
1283
1284 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1285 {
1286         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1287
1288         /*
1289          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1290          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1291          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1292          */
1293 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
1294         {
1295                 unsigned long flags;
1296
1297                 local_irq_save(flags);
1298                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
1299                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1300                 local_irq_restore(flags);
1301         }
1302 #endif
1303         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1304                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1305
1306         kasan_slab_free(s, x);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Slab allocation and freeing
1311  */
1312 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1313                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1314 {
1315         struct page *page;
1316         int order = oo_order(oo);
1317
1318         flags |= __GFP_NOTRACK;
1319
1320         if (memcg_charge_slab(s, flags, order))
1321                 return NULL;
1322
1323         if (node == NUMA_NO_NODE)
1324                 page = alloc_pages(flags, order);
1325         else
1326                 page = alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1327
1328         if (!page)
1329                 memcg_uncharge_slab(s, order);
1330
1331         return page;
1332 }
1333
1334 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1335 {
1336         struct page *page;
1337         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1338         gfp_t alloc_gfp;
1339
1340         flags &= gfp_allowed_mask;
1341
1342         if (flags & __GFP_WAIT)
1343                 local_irq_enable();
1344
1345         flags |= s->allocflags;
1346
1347         /*
1348          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1349          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1350          */
1351         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1352
1353         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1354         if (unlikely(!page)) {
1355                 oo = s->min;
1356                 alloc_gfp = flags;
1357                 /*
1358                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1359                  * Try a lower order alloc if possible
1360                  */
1361                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1362
1363                 if (page)
1364                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1365         }
1366
1367         if (kmemcheck_enabled && page
1368                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1369                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1370
1371                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), alloc_gfp, node);
1372
1373                 /*
1374                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1375                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1376                  */
1377                 if (s->ctor)
1378                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1379                 else
1380                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1381         }
1382
1383         if (flags & __GFP_WAIT)
1384                 local_irq_disable();
1385         if (!page)
1386                 return NULL;
1387
1388         page->objects = oo_objects(oo);
1389         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1390                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1391                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1392                 1 << oo_order(oo));
1393
1394         return page;
1395 }
1396
1397 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1398                                 void *object)
1399 {
1400         setup_object_debug(s, page, object);
1401         if (unlikely(s->ctor)) {
1402                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1403                 s->ctor(object);
1404                 kasan_poison_object_data(s, object);
1405         }
1406 }
1407
1408 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1409 {
1410         struct page *page;
1411         void *start;
1412         void *p;
1413         int order;
1414         int idx;
1415
1416         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1417                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1418                 BUG();
1419         }
1420
1421         page = allocate_slab(s,
1422                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1423         if (!page)
1424                 goto out;
1425
1426         order = compound_order(page);
1427         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1428         page->slab_cache = s;
1429         __SetPageSlab(page);
1430         if (page_is_pfmemalloc(page))
1431                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1432
1433         start = page_address(page);
1434
1435         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1436                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1437
1438         kasan_poison_slab(page);
1439
1440         for_each_object_idx(p, idx, s, start, page->objects) {
1441                 setup_object(s, page, p);
1442                 if (likely(idx < page->objects))
1443                         set_freepointer(s, p, p + s->size);
1444                 else
1445                         set_freepointer(s, p, NULL);
1446         }
1447
1448         page->freelist = start;
1449         page->inuse = page->objects;
1450         page->frozen = 1;
1451 out:
1452         return page;
1453 }
1454
1455 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1456 {
1457         int order = compound_order(page);
1458         int pages = 1 << order;
1459
1460         if (kmem_cache_debug(s)) {
1461                 void *p;
1462
1463                 slab_pad_check(s, page);
1464                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1465                                                 page->objects)
1466                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1467         }
1468
1469         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1470
1471         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1472                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1473                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1474                 -pages);
1475
1476         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1477         __ClearPageSlab(page);
1478
1479         page_mapcount_reset(page);
1480         if (current->reclaim_state)
1481                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1482         __free_pages(page, order);
1483         memcg_uncharge_slab(s, order);
1484 }
1485
1486 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1487         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1488
1489 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1490 {
1491         struct page *page;
1492
1493         if (need_reserve_slab_rcu)
1494                 page = virt_to_head_page(h);
1495         else
1496                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1497
1498         __free_slab(page->slab_cache, page);
1499 }
1500
1501 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1502 {
1503         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1504                 struct rcu_head *head;
1505
1506                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1507                         int order = compound_order(page);
1508                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1509
1510                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1511                         head = page_address(page) + offset;
1512                 } else {
1513                         /*
1514                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1515                          */
1516                         head = (void *)&page->lru;
1517                 }
1518
1519                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1520         } else
1521                 __free_slab(s, page);
1522 }
1523
1524 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1525 {
1526         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1527         free_slab(s, page);
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Management of partially allocated slabs.
1532  */
1533 static inline void
1534 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1535 {
1536         n->nr_partial++;
1537         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1538                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1539         else
1540                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1541 }
1542
1543 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1544                                 struct page *page, int tail)
1545 {
1546         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1547         __add_partial(n, page, tail);
1548 }
1549
1550 static inline void
1551 __remove_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1552 {
1553         list_del(&page->lru);
1554         n->nr_partial--;
1555 }
1556
1557 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1558                                         struct page *page)
1559 {
1560         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1561         __remove_partial(n, page);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1566  * return the pointer to the freelist.
1567  *
1568  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1569  */
1570 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1571                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1572                 int mode, int *objects)
1573 {
1574         void *freelist;
1575         unsigned long counters;
1576         struct page new;
1577
1578         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1579
1580         /*
1581          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1582          * The old freelist is the list of objects for the
1583          * per cpu allocation list.
1584          */
1585         freelist = page->freelist;
1586         counters = page->counters;
1587         new.counters = counters;
1588         *objects = new.objects - new.inuse;
1589         if (mode) {
1590                 new.inuse = page->objects;
1591                 new.freelist = NULL;
1592         } else {
1593                 new.freelist = freelist;
1594         }
1595
1596         VM_BUG_ON(new.frozen);
1597         new.frozen = 1;
1598
1599         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1600                         freelist, counters,
1601                         new.freelist, new.counters,
1602                         "acquire_slab"))
1603                 return NULL;
1604
1605         remove_partial(n, page);
1606         WARN_ON(!freelist);
1607         return freelist;
1608 }
1609
1610 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1611 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1612
1613 /*
1614  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1615  */
1616 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1617                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1618 {
1619         struct page *page, *page2;
1620         void *object = NULL;
1621         int available = 0;
1622         int objects;
1623
1624         /*
1625          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1626          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1627          * partial slab and there is none available then get_partials()
1628          * will return NULL.
1629          */
1630         if (!n || !n->nr_partial)
1631                 return NULL;
1632
1633         spin_lock(&n->list_lock);
1634         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1635                 void *t;
1636
1637                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1638                         continue;
1639
1640                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1641                 if (!t)
1642                         break;
1643
1644                 available += objects;
1645                 if (!object) {
1646                         c->page = page;
1647                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1648                         object = t;
1649                 } else {
1650                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1651                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1652                 }
1653                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1654                         || available > s->cpu_partial / 2)
1655                         break;
1656
1657         }
1658         spin_unlock(&n->list_lock);
1659         return object;
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1664  */
1665 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1666                 struct kmem_cache_cpu *c)
1667 {
1668 #ifdef CONFIG_NUMA
1669         struct zonelist *zonelist;
1670         struct zoneref *z;
1671         struct zone *zone;
1672         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1673         void *object;
1674         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1675
1676         /*
1677          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1678          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1679          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1680          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1681          *
1682          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1683          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1684          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1685          * from other nodes and filled up.
1686          *
1687          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1688          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1689          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1690          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1691          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1692          * with available objects.
1693          */
1694         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1695                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1696                 return NULL;
1697
1698         do {
1699                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1700                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1701                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1702                         struct kmem_cache_node *n;
1703
1704                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1705
1706                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1707                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1708                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1709                                 if (object) {
1710                                         /*
1711                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1712                                          * here - if mems_allowed was updated in
1713                                          * parallel, that was a harmless race
1714                                          * between allocation and the cpuset
1715                                          * update
1716                                          */
1717                                         return object;
1718                                 }
1719                         }
1720                 }
1721         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1722 #endif
1723         return NULL;
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Get a partial page, lock it and return it.
1728  */
1729 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1730                 struct kmem_cache_cpu *c)
1731 {
1732         void *object;
1733         int searchnode = node;
1734
1735         if (node == NUMA_NO_NODE)
1736                 searchnode = numa_mem_id();
1737         else if (!node_present_pages(node))
1738                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1739
1740         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1741         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1742                 return object;
1743
1744         return get_any_partial(s, flags, c);
1745 }
1746
1747 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1748 /*
1749  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1750  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1751  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1752  */
1753 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1754 #else
1755 /*
1756  * No preemption supported therefore also no need to check for
1757  * different cpus.
1758  */
1759 #define TID_STEP 1
1760 #endif
1761
1762 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1763 {
1764         return tid + TID_STEP;
1765 }
1766
1767 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1768 {
1769         return tid % TID_STEP;
1770 }
1771
1772 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1773 {
1774         return tid / TID_STEP;
1775 }
1776
1777 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1778 {
1779         return cpu;
1780 }
1781
1782 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1783                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1784 {
1785 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1786         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1787
1788         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1789
1790 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1791         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1792                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
1793                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1794         else
1795 #endif
1796         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1797                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1798                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1799         else
1800                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1801                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1802 #endif
1803         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1804 }
1805
1806 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1807 {
1808         int cpu;
1809
1810         for_each_possible_cpu(cpu)
1811                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Remove the cpu slab
1816  */
1817 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1818                                 void *freelist)
1819 {
1820         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1821         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1822         int lock = 0;
1823         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1824         void *nextfree;
1825         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1826         struct page new;
1827         struct page old;
1828
1829         if (page->freelist) {
1830                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1831                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1832         }
1833
1834         /*
1835          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1836          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1837          * last one.
1838          *
1839          * There is no need to take the list->lock because the page
1840          * is still frozen.
1841          */
1842         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1843                 void *prior;
1844                 unsigned long counters;
1845
1846                 do {
1847                         prior = page->freelist;
1848                         counters = page->counters;
1849                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1850                         new.counters = counters;
1851                         new.inuse--;
1852                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1853
1854                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1855                         prior, counters,
1856                         freelist, new.counters,
1857                         "drain percpu freelist"));
1858
1859                 freelist = nextfree;
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1864          * list presence reflects the actual number of objects
1865          * during unfreeze.
1866          *
1867          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1868          * with the count. If there is a mismatch then the page
1869          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1870          *
1871          * Then we restart the process which may have to remove
1872          * the page from the list that we just put it on again
1873          * because the number of objects in the slab may have
1874          * changed.
1875          */
1876 redo:
1877
1878         old.freelist = page->freelist;
1879         old.counters = page->counters;
1880         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1881
1882         /* Determine target state of the slab */
1883         new.counters = old.counters;
1884         if (freelist) {
1885                 new.inuse--;
1886                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1887                 new.freelist = freelist;
1888         } else
1889                 new.freelist = old.freelist;
1890
1891         new.frozen = 0;
1892
1893         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
1894                 m = M_FREE;
1895         else if (new.freelist) {
1896                 m = M_PARTIAL;
1897                 if (!lock) {
1898                         lock = 1;
1899                         /*
1900                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1901                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1902                          * is frozen
1903                          */
1904                         spin_lock(&n->list_lock);
1905                 }
1906         } else {
1907                 m = M_FULL;
1908                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1909                         lock = 1;
1910                         /*
1911                          * This also ensures that the scanning of full
1912                          * slabs from diagnostic functions will not see
1913                          * any frozen slabs.
1914                          */
1915                         spin_lock(&n->list_lock);
1916                 }
1917         }
1918
1919         if (l != m) {
1920
1921                 if (l == M_PARTIAL)
1922
1923                         remove_partial(n, page);
1924
1925                 else if (l == M_FULL)
1926
1927                         remove_full(s, n, page);
1928
1929                 if (m == M_PARTIAL) {
1930
1931                         add_partial(n, page, tail);
1932                         stat(s, tail);
1933
1934                 } else if (m == M_FULL) {
1935
1936                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1937                         add_full(s, n, page);
1938
1939                 }
1940         }
1941
1942         l = m;
1943         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1944                                 old.freelist, old.counters,
1945                                 new.freelist, new.counters,
1946                                 "unfreezing slab"))
1947                 goto redo;
1948
1949         if (lock)
1950                 spin_unlock(&n->list_lock);
1951
1952         if (m == M_FREE) {
1953                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1954                 discard_slab(s, page);
1955                 stat(s, FREE_SLAB);
1956         }
1957 }
1958
1959 /*
1960  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
1961  *
1962  * This function must be called with interrupts disabled
1963  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
1964  * to guarantee no concurrent accesses).
1965  */
1966 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
1967                 struct kmem_cache_cpu *c)
1968 {
1969 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
1970         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1971         struct page *page, *discard_page = NULL;
1972
1973         while ((page = c->partial)) {
1974                 struct page new;
1975                 struct page old;
1976
1977                 c->partial = page->next;
1978
1979                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1980                 if (n != n2) {
1981                         if (n)
1982                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1983
1984                         n = n2;
1985                         spin_lock(&n->list_lock);
1986                 }
1987
1988                 do {
1989
1990                         old.freelist = page->freelist;
1991                         old.counters = page->counters;
1992                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1993
1994                         new.counters = old.counters;
1995                         new.freelist = old.freelist;
1996
1997                         new.frozen = 0;
1998
1999                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2000                                 old.freelist, old.counters,
2001                                 new.freelist, new.counters,
2002                                 "unfreezing slab"));
2003
2004                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2005                         page->next = discard_page;
2006                         discard_page = page;
2007                 } else {
2008                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2009                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2010                 }
2011         }
2012
2013         if (n)
2014                 spin_unlock(&n->list_lock);
2015
2016         while (discard_page) {
2017                 page = discard_page;
2018                 discard_page = discard_page->next;
2019
2020                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2021                 discard_slab(s, page);
2022                 stat(s, FREE_SLAB);
2023         }
2024 #endif
2025 }
2026
2027 /*
2028  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
2029  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
2030  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
2031  * onto a random cpus partial slot.
2032  *
2033  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2034  * per node partial list.
2035  */
2036 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2037 {
2038 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2039         struct page *oldpage;
2040         int pages;
2041         int pobjects;
2042
2043         preempt_disable();
2044         do {
2045                 pages = 0;
2046                 pobjects = 0;
2047                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2048
2049                 if (oldpage) {
2050                         pobjects = oldpage->pobjects;
2051                         pages = oldpage->pages;
2052                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2053                                 unsigned long flags;
2054                                 /*
2055                                  * partial array is full. Move the existing
2056                                  * set to the per node partial list.
2057                                  */
2058                                 local_irq_save(flags);
2059                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2060                                 local_irq_restore(flags);
2061                                 oldpage = NULL;
2062                                 pobjects = 0;
2063                                 pages = 0;
2064                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2065                         }
2066                 }
2067
2068                 pages++;
2069                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2070
2071                 page->pages = pages;
2072                 page->pobjects = pobjects;
2073                 page->next = oldpage;
2074
2075         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2076                                                                 != oldpage);
2077         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2078                 unsigned long flags;
2079
2080                 local_irq_save(flags);
2081                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2082                 local_irq_restore(flags);
2083         }
2084         preempt_enable();
2085 #endif
2086 }
2087
2088 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2089 {
2090         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2091         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
2092
2093         c->tid = next_tid(c->tid);
2094         c->page = NULL;
2095         c->freelist = NULL;
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Flush cpu slab.
2100  *
2101  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2102  */
2103 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2104 {
2105         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2106
2107         if (likely(c)) {
2108                 if (c->page)
2109                         flush_slab(s, c);
2110
2111                 unfreeze_partials(s, c);
2112         }
2113 }
2114
2115 static void flush_cpu_slab(void *d)
2116 {
2117         struct kmem_cache *s = d;
2118
2119         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2120 }
2121
2122 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2123 {
2124         struct kmem_cache *s = info;
2125         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2126
2127         return c->page || c->partial;
2128 }
2129
2130 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2131 {
2132         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2137  * locality expectations.
2138  */
2139 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2140 {
2141 #ifdef CONFIG_NUMA
2142         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2143                 return 0;
2144 #endif
2145         return 1;
2146 }
2147
2148 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2149 static int count_free(struct page *page)
2150 {
2151         return page->objects - page->inuse;
2152 }
2153
2154 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2155 {
2156         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2157 }
2158 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2159
2160 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2161 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2162                                         int (*get_count)(struct page *))
2163 {
2164         unsigned long flags;
2165         unsigned long x = 0;
2166         struct page *page;
2167
2168         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2169         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2170                 x += get_count(page);
2171         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2172         return x;
2173 }
2174 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2175
2176 static noinline void
2177 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2178 {
2179 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2180         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2181                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2182         int node;
2183         struct kmem_cache_node *n;
2184
2185         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2186                 return;
2187
2188         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2189                 nid, gfpflags);
2190         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, default order: %d, min order: %d\n",
2191                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2192                 oo_order(s->min));
2193
2194         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2195                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2196                         s->name);
2197
2198         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2199                 unsigned long nr_slabs;
2200                 unsigned long nr_objs;
2201                 unsigned long nr_free;
2202
2203                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2204                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2205                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2206
2207                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2208                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2209         }
2210 #endif
2211 }
2212
2213 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2214                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2215 {
2216         void *freelist;
2217         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2218         struct page *page;
2219
2220         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2221
2222         if (freelist)
2223                 return freelist;
2224
2225         page = new_slab(s, flags, node);
2226         if (page) {
2227                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2228                 if (c->page)
2229                         flush_slab(s, c);
2230
2231                 /*
2232                  * No other reference to the page yet so we can
2233                  * muck around with it freely without cmpxchg
2234                  */
2235                 freelist = page->freelist;
2236                 page->freelist = NULL;
2237
2238                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2239                 c->page = page;
2240                 *pc = c;
2241         } else
2242                 freelist = NULL;
2243
2244         return freelist;
2245 }
2246
2247 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2248 {
2249         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2250                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2251
2252         return true;
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2257  * per cpu freelist or deactivate the page.
2258  *
2259  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2260  *
2261  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2262  *
2263  * This function must be called with interrupt disabled.
2264  */
2265 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2266 {
2267         struct page new;
2268         unsigned long counters;
2269         void *freelist;
2270
2271         do {
2272                 freelist = page->freelist;
2273                 counters = page->counters;
2274
2275                 new.counters = counters;
2276                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2277
2278                 new.inuse = page->objects;
2279                 new.frozen = freelist != NULL;
2280
2281         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2282                 freelist, counters,
2283                 NULL, new.counters,
2284                 "get_freelist"));
2285
2286         return freelist;
2287 }
2288
2289 /*
2290  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2291  * debugging duties.
2292  *
2293  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2294  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2295  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2296  *
2297  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2298  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2299  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2300  *
2301  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2302  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2303  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2304  */
2305 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2306                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2307 {
2308         void *freelist;
2309         struct page *page;
2310         unsigned long flags;
2311
2312         local_irq_save(flags);
2313 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2314         /*
2315          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2316          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2317          * pointer.
2318          */
2319         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2320 #endif
2321
2322         page = c->page;
2323         if (!page)
2324                 goto new_slab;
2325 redo:
2326
2327         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2328                 int searchnode = node;
2329
2330                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2331                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2332
2333                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2334                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2335                         deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2336                         c->page = NULL;
2337                         c->freelist = NULL;
2338                         goto new_slab;
2339                 }
2340         }
2341
2342         /*
2343          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2344          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2345          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2346          */
2347         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2348                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2349                 c->page = NULL;
2350                 c->freelist = NULL;
2351                 goto new_slab;
2352         }
2353
2354         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2355         freelist = c->freelist;
2356         if (freelist)
2357                 goto load_freelist;
2358
2359         freelist = get_freelist(s, page);
2360
2361         if (!freelist) {
2362                 c->page = NULL;
2363                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2364                 goto new_slab;
2365         }
2366
2367         stat(s, ALLOC_REFILL);
2368
2369 load_freelist:
2370         /*
2371          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2372          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2373          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2374          */
2375         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2376         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2377         c->tid = next_tid(c->tid);
2378         local_irq_restore(flags);
2379         return freelist;
2380
2381 new_slab:
2382
2383         if (c->partial) {
2384                 page = c->page = c->partial;
2385                 c->partial = page->next;
2386                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2387                 c->freelist = NULL;
2388                 goto redo;
2389         }
2390
2391         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2392
2393         if (unlikely(!freelist)) {
2394                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2395                 local_irq_restore(flags);
2396                 return NULL;
2397         }
2398
2399         page = c->page;
2400         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2401                 goto load_freelist;
2402
2403         /* Only entered in the debug case */
2404         if (kmem_cache_debug(s) &&
2405                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2406                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2407
2408         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2409         c->page = NULL;
2410         c->freelist = NULL;
2411         local_irq_restore(flags);
2412         return freelist;
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2417  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2418  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2419  *
2420  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2421  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2422  *
2423  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2424  */
2425 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2426                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2427 {
2428         void **object;
2429         struct kmem_cache_cpu *c;
2430         struct page *page;
2431         unsigned long tid;
2432
2433         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2434         if (!s)
2435                 return NULL;
2436 redo:
2437         /*
2438          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2439          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2440          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2441          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2442          *
2443          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2444          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPT so we need
2445          * to check if it is matched or not.
2446          */
2447         do {
2448                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2449                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2450         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2451                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2452
2453         /*
2454          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2455          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2456          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2457          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2458          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2459          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2460          */
2461         barrier();
2462
2463         /*
2464          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2465          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2466          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2467          * linked list in between.
2468          */
2469
2470         object = c->freelist;
2471         page = c->page;
2472         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2473                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2474                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2475         } else {
2476                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2477
2478                 /*
2479                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2480                  * operation and if we are on the right processor.
2481                  *
2482                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2483                  * semantics!)
2484                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2485                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2486                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2487                  *
2488                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2489                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2490                  * other cpus.
2491                  */
2492                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2493                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2494                                 object, tid,
2495                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2496
2497                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2498                         goto redo;
2499                 }
2500                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2501                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2502         }
2503
2504         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2505                 memset(object, 0, s->object_size);
2506
2507         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2508
2509         return object;
2510 }
2511
2512 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2513                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2514 {
2515         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2516 }
2517
2518 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2519 {
2520         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2521
2522         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2523                                 s->size, gfpflags);
2524
2525         return ret;
2526 }
2527 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2528
2529 #ifdef CONFIG_TRACING
2530 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2531 {
2532         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2533         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2534         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2535         return ret;
2536 }
2537 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2538 #endif
2539
2540 #ifdef CONFIG_NUMA
2541 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2542 {
2543         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2544
2545         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2546                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2547
2548         return ret;
2549 }
2550 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2551
2552 #ifdef CONFIG_TRACING
2553 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2554                                     gfp_t gfpflags,
2555                                     int node, size_t size)
2556 {
2557         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2558
2559         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2560                            size, s->size, gfpflags, node);
2561
2562         kasan_kmalloc(s, ret, size);
2563         return ret;
2564 }
2565 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2566 #endif
2567 #endif
2568
2569 /*
2570  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2571  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2572  *
2573  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2574  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2575  * handling required then we can return immediately.
2576  */
2577 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2578                         void *x, unsigned long addr)
2579 {
2580         void *prior;
2581         void **object = (void *)x;
2582         int was_frozen;
2583         struct page new;
2584         unsigned long counters;
2585         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2586         unsigned long uninitialized_var(flags);
2587
2588         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2589
2590         if (kmem_cache_debug(s) &&
2591                 !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
2592                 return;
2593
2594         do {
2595                 if (unlikely(n)) {
2596                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2597                         n = NULL;
2598                 }
2599                 prior = page->freelist;
2600                 counters = page->counters;
2601                 set_freepointer(s, object, prior);
2602                 new.counters = counters;
2603                 was_frozen = new.frozen;
2604                 new.inuse--;
2605                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2606
2607                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2608
2609                                 /*
2610                                  * Slab was on no list before and will be
2611                                  * partially empty
2612                                  * We can defer the list move and instead
2613                                  * freeze it.
2614                                  */
2615                                 new.frozen = 1;
2616
2617                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2618
2619                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2620                                 /*
2621                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2622                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2623                                  * drop the list_lock without any processing.
2624                                  *
2625                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2626                                  * other processors updating the list of slabs.
2627                                  */
2628                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2629
2630                         }
2631                 }
2632
2633         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2634                 prior, counters,
2635                 object, new.counters,
2636                 "__slab_free"));
2637
2638         if (likely(!n)) {
2639
2640                 /*
2641                  * If we just froze the page then put it onto the
2642                  * per cpu partial list.
2643                  */
2644                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2645                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2646                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2647                 }
2648                 /*
2649                  * The list lock was not taken therefore no list
2650                  * activity can be necessary.
2651                  */
2652                 if (was_frozen)
2653                         stat(s, FREE_FROZEN);
2654                 return;
2655         }
2656
2657         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2658                 goto slab_empty;
2659
2660         /*
2661          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2662          * then add it.
2663          */
2664         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2665                 if (kmem_cache_debug(s))
2666                         remove_full(s, n, page);
2667                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2668                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2669         }
2670         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2671         return;
2672
2673 slab_empty:
2674         if (prior) {
2675                 /*
2676                  * Slab on the partial list.
2677                  */
2678                 remove_partial(n, page);
2679                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2680         } else {
2681                 /* Slab must be on the full list */
2682                 remove_full(s, n, page);
2683         }
2684
2685         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2686         stat(s, FREE_SLAB);
2687         discard_slab(s, page);
2688 }
2689
2690 /*
2691  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2692  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2693  *
2694  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2695  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2696  * the item before.
2697  *
2698  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2699  * with all sorts of special processing.
2700  */
2701 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2702                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2703 {
2704         void **object = (void *)x;
2705         struct kmem_cache_cpu *c;
2706         unsigned long tid;
2707
2708         slab_free_hook(s, x);
2709
2710 redo:
2711         /*
2712          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2713          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2714          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2715          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2716          */
2717         do {
2718                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2719                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2720         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2721                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2722
2723         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2724         barrier();
2725
2726         if (likely(page == c->page)) {
2727                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2728
2729                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2730                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2731                                 c->freelist, tid,
2732                                 object, next_tid(tid)))) {
2733
2734                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2735                         goto redo;
2736                 }
2737                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2738         } else
2739                 __slab_free(s, page, x, addr);
2740
2741 }
2742
2743 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2744 {
2745         s = cache_from_obj(s, x);
2746         if (!s)
2747                 return;
2748         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, _RET_IP_);
2749         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2752
2753 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2754 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
2755 {
2756         struct kmem_cache_cpu *c;
2757         struct page *page;
2758         int i;
2759
2760         /* Debugging fallback to generic bulk */
2761         if (kmem_cache_debug(s))
2762                 return __kmem_cache_free_bulk(s, size, p);
2763
2764         local_irq_disable();
2765         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2766
2767         for (i = 0; i < size; i++) {
2768                 void *object = p[i];
2769
2770                 BUG_ON(!object);
2771                 page = virt_to_head_page(object);
2772                 BUG_ON(s != page->slab_cache); /* Check if valid slab page */
2773
2774                 if (c->page == page) {
2775                         /* Fastpath: local CPU free */
2776                         set_freepointer(s, object, c->freelist);
2777                         c->freelist = object;
2778                 } else {
2779                         c->tid = next_tid(c->tid);
2780                         local_irq_enable();
2781                         /* Slowpath: overhead locked cmpxchg_double_slab */
2782                         __slab_free(s, page, object, _RET_IP_);
2783                         local_irq_disable();
2784                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2785                 }
2786         }
2787         c->tid = next_tid(c->tid);
2788         local_irq_enable();
2789 }
2790 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
2791
2792 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
2793 bool kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
2794                            void **p)
2795 {
2796         struct kmem_cache_cpu *c;
2797         int i;
2798
2799         /* Debugging fallback to generic bulk */
2800         if (kmem_cache_debug(s))
2801                 return __kmem_cache_alloc_bulk(s, flags, size, p);
2802
2803         /*
2804          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
2805          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
2806          * handlers invoking normal fastpath.
2807          */
2808         local_irq_disable();
2809         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2810
2811         for (i = 0; i < size; i++) {
2812                 void *object = c->freelist;
2813
2814                 if (unlikely(!object)) {
2815                         local_irq_enable();
2816                         /*
2817                          * Invoking slow path likely have side-effect
2818                          * of re-populating per CPU c->freelist
2819                          */
2820                         p[i] = __slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
2821                                             _RET_IP_, c);
2822                         if (unlikely(!p[i])) {
2823                                 __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
2824                                 return false;
2825                         }
2826                         local_irq_disable();
2827                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2828                         continue; /* goto for-loop */
2829                 }
2830
2831                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
2832                 p[i] = object;
2833         }
2834         c->tid = next_tid(c->tid);
2835         local_irq_enable();
2836
2837         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
2838         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
2839                 int j;
2840
2841                 for (j = 0; j < i; j++)
2842                         memset(p[j], 0, s->object_size);
2843         }
2844
2845         return true;
2846 }
2847 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
2848
2849
2850 /*
2851  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2852  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2853  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2854  * another.
2855  *
2856  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2857  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2858  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2859  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2860  * locking overhead.
2861  */
2862
2863 /*
2864  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2865  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2866  * and increases the number of allocations possible without having to
2867  * take the list_lock.
2868  */
2869 static int slub_min_order;
2870 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2871 static int slub_min_objects;
2872
2873 /*
2874  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2875  *
2876  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2877  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2878  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2879  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2880  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2881  * would be wasted.
2882  *
2883  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2884  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2885  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2886  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2887  *
2888  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2889  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2890  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2891  * of space in favor of a small page order.
2892  *
2893  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2894  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2895  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2896  * the smallest order which will fit the object.
2897  */
2898 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2899                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2900 {
2901         int order;
2902         int rem;
2903         int min_order = slub_min_order;
2904
2905         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2906                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2907
2908         for (order = max(min_order,
2909                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2910                         order <= max_order; order++) {
2911
2912                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2913
2914                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2915                         continue;
2916
2917                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2918
2919                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2920                         break;
2921
2922         }
2923
2924         return order;
2925 }
2926
2927 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2928 {
2929         int order;
2930         int min_objects;
2931         int fraction;
2932         int max_objects;
2933
2934         /*
2935          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2936          * works by first attempting to generate a layout with
2937          * the best configuration and backing off gradually.
2938          *
2939          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2940          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2941          */
2942         min_objects = slub_min_objects;
2943         if (!min_objects)
2944                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2945         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2946         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2947
2948         while (min_objects > 1) {
2949                 fraction = 16;
2950                 while (fraction >= 4) {
2951                         order = slab_order(size, min_objects,
2952                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2953                         if (order <= slub_max_order)
2954                                 return order;
2955                         fraction /= 2;
2956                 }
2957                 min_objects--;
2958         }
2959
2960         /*
2961          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2962          * lets see if we can place a single object there.
2963          */
2964         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2965         if (order <= slub_max_order)
2966                 return order;
2967
2968         /*
2969          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2970          */
2971         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2972         if (order < MAX_ORDER)
2973                 return order;
2974         return -ENOSYS;
2975 }
2976
2977 static void
2978 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
2979 {
2980         n->nr_partial = 0;
2981         spin_lock_init(&n->list_lock);
2982         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2983 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2984         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2985         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2986         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2987 #endif
2988 }
2989
2990 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2991 {
2992         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2993                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2994
2995         /*
2996          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2997          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2998          */
2999         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3000                                      2 * sizeof(void *));
3001
3002         if (!s->cpu_slab)
3003                 return 0;
3004
3005         init_kmem_cache_cpus(s);
3006
3007         return 1;
3008 }
3009
3010 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3011
3012 /*
3013  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3014  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3015  * possible.
3016  *
3017  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3018  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3019  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3020  */
3021 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3022 {
3023         struct page *page;
3024         struct kmem_cache_node *n;
3025
3026         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3027
3028         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3029
3030         BUG_ON(!page);
3031         if (page_to_nid(page) != node) {
3032                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3033                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3034         }
3035
3036         n = page->freelist;
3037         BUG_ON(!n);
3038         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3039         page->inuse = 1;
3040         page->frozen = 0;
3041         kmem_cache_node->node[node] = n;
3042 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3043         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3044         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3045 #endif
3046         kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node));
3047         init_kmem_cache_node(n);
3048         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3049
3050         /*
3051          * No locks need to be taken here as it has just been
3052          * initialized and there is no concurrent access.
3053          */
3054         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3055 }
3056
3057 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3058 {
3059         int node;
3060         struct kmem_cache_node *n;
3061
3062         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3063                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3064                 s->node[node] = NULL;
3065         }
3066 }
3067
3068 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3069 {
3070         int node;
3071
3072         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3073                 struct kmem_cache_node *n;
3074
3075                 if (slab_state == DOWN) {
3076                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3077                         continue;
3078                 }
3079                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3080                                                 GFP_KERNEL, node);
3081
3082                 if (!n) {
3083                         free_kmem_cache_nodes(s);
3084                         return 0;
3085                 }
3086
3087                 s->node[node] = n;
3088                 init_kmem_cache_node(n);
3089         }
3090         return 1;
3091 }
3092
3093 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3094 {
3095         if (min < MIN_PARTIAL)
3096                 min = MIN_PARTIAL;
3097         else if (min > MAX_PARTIAL)
3098                 min = MAX_PARTIAL;
3099         s->min_partial = min;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3104  * a slab object.
3105  */
3106 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3107 {
3108         unsigned long flags = s->flags;
3109         unsigned long size = s->object_size;
3110         int order;
3111
3112         /*
3113          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3114          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3115          * the possible location of the free pointer.
3116          */
3117         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3118
3119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3120         /*
3121          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3122          * the slab may touch the object after free or before allocation
3123          * then we should never poison the object itself.
3124          */
3125         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
3126                         !s->ctor)
3127                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3128         else
3129                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3130
3131
3132         /*
3133          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3134          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3135          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3136          */
3137         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3138                 size += sizeof(void *);
3139 #endif
3140
3141         /*
3142          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3143          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3144          */
3145         s->inuse = size;
3146
3147         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3148                 s->ctor)) {
3149                 /*
3150                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3151                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3152                  * kmem_cache_free.
3153                  *
3154                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3155                  * destructor or are poisoning the objects.
3156                  */
3157                 s->offset = size;
3158                 size += sizeof(void *);
3159         }
3160
3161 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3162         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3163                 /*
3164                  * Need to store information about allocs and frees after
3165                  * the object.
3166                  */
3167                 size += 2 * sizeof(struct track);
3168
3169         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
3170                 /*
3171                  * Add some empty padding so that we can catch
3172                  * overwrites from earlier objects rather than let
3173                  * tracking information or the free pointer be
3174                  * corrupted if a user writes before the start
3175                  * of the object.
3176                  */
3177                 size += sizeof(void *);
3178 #endif
3179
3180         /*
3181          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3182          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3183          * each object to conform to the alignment.
3184          */
3185         size = ALIGN(size, s->align);
3186         s->size = size;
3187         if (forced_order >= 0)
3188                 order = forced_order;
3189         else
3190                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3191
3192         if (order < 0)
3193                 return 0;
3194
3195         s->allocflags = 0;
3196         if (order)
3197                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3198
3199         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3200                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3201
3202         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3203                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3204
3205         /*
3206          * Determine the number of objects per slab
3207          */
3208         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3209         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3210         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3211                 s->max = s->oo;
3212
3213         return !!oo_objects(s->oo);
3214 }
3215
3216 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3217 {
3218         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3219         s->reserved = 0;
3220
3221         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3222                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3223
3224         if (!calculate_sizes(s, -1))
3225                 goto error;
3226         if (disable_higher_order_debug) {
3227                 /*
3228                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3229                  * order increased.
3230                  */
3231                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3232                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3233                         s->offset = 0;
3234                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3235                                 goto error;
3236                 }
3237         }
3238
3239 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3240     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3241         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3242                 /* Enable fast mode */
3243                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3244 #endif
3245
3246         /*
3247          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3248          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3249          */
3250         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3251
3252         /*
3253          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3254          * per cpu partial lists of a processor.
3255          *
3256          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3257          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3258          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3259          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3260          *
3261          * This setting also determines
3262          *
3263          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3264          *    per node list when we reach the limit.
3265          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3266          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3267          *    50% to keep some capacity around for frees.
3268          */
3269         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3270                 s->cpu_partial = 0;
3271         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3272                 s->cpu_partial = 2;
3273         else if (s->size >= 1024)
3274                 s->cpu_partial = 6;
3275         else if (s->size >= 256)
3276                 s->cpu_partial = 13;
3277         else
3278                 s->cpu_partial = 30;
3279
3280 #ifdef CONFIG_NUMA
3281         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3282 #endif
3283         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3284                 goto error;
3285
3286         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3287                 return 0;
3288
3289         free_kmem_cache_nodes(s);
3290 error:
3291         if (flags & SLAB_PANIC)
3292                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3293                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3294                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size,
3295                         oo_order(s->oo), s->offset, flags);
3296         return -EINVAL;
3297 }
3298
3299 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3300                                                         const char *text)
3301 {
3302 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3303         void *addr = page_address(page);
3304         void *p;
3305         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3306                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3307         if (!map)
3308                 return;
3309         slab_err(s, page, text, s->name);
3310         slab_lock(page);
3311
3312         get_map(s, page, map);
3313         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3314
3315                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3316                         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
3317                         print_tracking(s, p);
3318                 }
3319         }
3320         slab_unlock(page);
3321         kfree(map);
3322 #endif
3323 }
3324
3325 /*
3326  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3327  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3328  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3329  */
3330 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3331 {
3332         struct page *page, *h;
3333
3334         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3335                 if (!page->inuse) {
3336                         __remove_partial(n, page);
3337                         discard_slab(s, page);
3338                 } else {
3339                         list_slab_objects(s, page,
3340                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3341                 }
3342         }
3343 }
3344
3345 /*
3346  * Release all resources used by a slab cache.
3347  */
3348 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3349 {
3350         int node;
3351         struct kmem_cache_node *n;
3352
3353         flush_all(s);
3354         /* Attempt to free all objects */
3355         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3356                 free_partial(s, n);
3357                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3358                         return 1;
3359         }
3360         free_percpu(s->cpu_slab);
3361         free_kmem_cache_nodes(s);
3362         return 0;
3363 }
3364
3365 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3366 {
3367         return kmem_cache_close(s);
3368 }
3369
3370 /********************************************************************
3371  *              Kmalloc subsystem
3372  *******************************************************************/
3373
3374 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3375 {
3376         get_option(&str, &slub_min_order);
3377
3378         return 1;
3379 }
3380
3381 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3382
3383 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3384 {
3385         get_option(&str, &slub_max_order);
3386         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3387
3388         return 1;
3389 }
3390
3391 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3392
3393 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3394 {
3395         get_option(&str, &slub_min_objects);
3396
3397         return 1;
3398 }
3399
3400 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3401
3402 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3403 {
3404         struct kmem_cache *s;
3405         void *ret;
3406
3407         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3408                 return kmalloc_large(size, flags);
3409
3410         s = kmalloc_slab(size, flags);
3411
3412         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3413                 return s;
3414
3415         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3416
3417         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3418
3419         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3420
3421         return ret;
3422 }
3423 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3424
3425 #ifdef CONFIG_NUMA
3426 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3427 {
3428         struct page *page;
3429         void *ptr = NULL;
3430
3431         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3432         page = alloc_kmem_pages_node(node, flags, get_order(size));
3433         if (page)
3434                 ptr = page_address(page);
3435
3436         kmalloc_large_node_hook(ptr, size, flags);
3437         return ptr;
3438 }
3439
3440 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3441 {
3442         struct kmem_cache *s;
3443         void *ret;
3444
3445         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3446                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3447
3448                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3449                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3450                                    flags, node);
3451
3452                 return ret;
3453         }
3454
3455         s = kmalloc_slab(size, flags);
3456
3457         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3458                 return s;
3459
3460         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3461
3462         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3463
3464         kasan_kmalloc(s, ret, size);
3465
3466         return ret;
3467 }
3468 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3469 #endif
3470
3471 static size_t __ksize(const void *object)
3472 {
3473         struct page *page;
3474
3475         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3476                 return 0;
3477
3478         page = virt_to_head_page(object);
3479
3480         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3481                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3482                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3483         }
3484
3485         return slab_ksize(page->slab_cache);
3486 }
3487
3488 size_t ksize(const void *object)
3489 {
3490         size_t size = __ksize(object);
3491         /* We assume that ksize callers could use whole allocated area,
3492            so we need unpoison this area. */
3493         kasan_krealloc(object, size);
3494         return size;
3495 }
3496 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3497
3498 void kfree(const void *x)
3499 {
3500         struct page *page;
3501         void *object = (void *)x;
3502
3503         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3504
3505         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3506                 return;
3507
3508         page = virt_to_head_page(x);
3509         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3510                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3511                 kfree_hook(x);
3512                 __free_kmem_pages(page, compound_order(page));
3513                 return;
3514         }
3515         slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
3516 }
3517 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3518
3519 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
3520
3521 /*
3522  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
3523  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
3524  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
3525  *
3526  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3527  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3528  * are freed in them.
3529  */
3530 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s, bool deactivate)
3531 {
3532         int node;
3533         int i;
3534         struct kmem_cache_node *n;
3535         struct page *page;
3536         struct page *t;
3537         struct list_head discard;
3538         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
3539         unsigned long flags;
3540         int ret = 0;
3541
3542         if (deactivate) {
3543                 /*
3544                  * Disable empty slabs caching. Used to avoid pinning offline
3545                  * memory cgroups by kmem pages that can be freed.
3546                  */
3547                 s->cpu_partial = 0;
3548                 s->min_partial = 0;
3549
3550                 /*
3551                  * s->cpu_partial is checked locklessly (see put_cpu_partial),
3552                  * so we have to make sure the change is visible.
3553                  */
3554                 kick_all_cpus_sync();
3555         }
3556
3557         flush_all(s);
3558         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3559                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
3560                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
3561                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
3562
3563                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3564
3565                 /*
3566                  * Build lists of slabs to discard or promote.
3567                  *
3568                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3569                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3570                  */
3571                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3572                         int free = page->objects - page->inuse;
3573
3574                         /* Do not reread page->inuse */
3575                         barrier();
3576
3577                         /* We do not keep full slabs on the list */
3578                         BUG_ON(free <= 0);
3579
3580                         if (free == page->objects) {
3581                                 list_move(&page->lru, &discard);
3582                                 n->nr_partial--;
3583                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
3584                                 list_move(&page->lru, promote + free - 1);
3585                 }
3586
3587                 /*
3588                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
3589                  * partial list.
3590                  */
3591                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
3592                         list_splice(promote + i, &n->partial);
3593
3594                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3595
3596                 /* Release empty slabs */
3597                 list_for_each_entry_safe(page, t, &discard, lru)
3598                         discard_slab(s, page);
3599
3600                 if (slabs_node(s, node))
3601                         ret = 1;
3602         }
3603
3604         return ret;
3605 }
3606
3607 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3608 {
3609         struct kmem_cache *s;
3610
3611         mutex_lock(&slab_mutex);
3612         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3613                 __kmem_cache_shrink(s, false);
3614         mutex_unlock(&slab_mutex);
3615
3616         return 0;
3617 }
3618
3619 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3620 {
3621         struct kmem_cache_node *n;
3622         struct kmem_cache *s;
3623         struct memory_notify *marg = arg;
3624         int offline_node;
3625
3626         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3627
3628         /*
3629          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3630          * for it yet.
3631          */
3632         if (offline_node < 0)
3633                 return;
3634
3635         mutex_lock(&slab_mutex);
3636         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3637                 n = get_node(s, offline_node);
3638                 if (n) {
3639                         /*
3640                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3641                          * that is going down. We were unable to free them,
3642                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3643                          * callback. So, we must fail.
3644                          */
3645                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3646
3647                         s->node[offline_node] = NULL;
3648                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3649                 }
3650         }
3651         mutex_unlock(&slab_mutex);
3652 }
3653
3654 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3655 {
3656         struct kmem_cache_node *n;
3657         struct kmem_cache *s;
3658         struct memory_notify *marg = arg;
3659         int nid = marg->status_change_nid_normal;
3660         int ret = 0;
3661
3662         /*
3663          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3664          * already created. Nothing to do.
3665          */
3666         if (nid < 0)
3667                 return 0;
3668
3669         /*
3670          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3671          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3672          * online.
3673          */
3674         mutex_lock(&slab_mutex);
3675         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3676                 /*
3677                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3678                  *      since memory is not yet available from the node that
3679                  *      is brought up.
3680                  */
3681                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3682                 if (!n) {
3683                         ret = -ENOMEM;
3684                         goto out;
3685                 }
3686                 init_kmem_cache_node(n);
3687                 s->node[nid] = n;
3688         }
3689 out:
3690         mutex_unlock(&slab_mutex);
3691         return ret;
3692 }
3693
3694 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3695                                 unsigned long action, void *arg)
3696 {
3697         int ret = 0;
3698
3699         switch (action) {
3700         case MEM_GOING_ONLINE:
3701                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3702                 break;
3703         case MEM_GOING_OFFLINE:
3704                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3705                 break;
3706         case MEM_OFFLINE:
3707         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3708                 slab_mem_offline_callback(arg);
3709                 break;
3710         case MEM_ONLINE:
3711         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3712                 break;
3713         }
3714         if (ret)
3715                 ret = notifier_from_errno(ret);
3716         else
3717                 ret = NOTIFY_OK;
3718         return ret;
3719 }
3720
3721 static struct notifier_block slab_memory_callback_nb = {
3722         .notifier_call = slab_memory_callback,
3723         .priority = SLAB_CALLBACK_PRI,
3724 };
3725
3726 /********************************************************************
3727  *                      Basic setup of slabs
3728  *******************************************************************/
3729
3730 /*
3731  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3732  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
3733  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
3734  */
3735
3736 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
3737 {
3738         int node;
3739         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3740         struct kmem_cache_node *n;
3741
3742         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
3743
3744         /*
3745          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
3746          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
3747          * IPIs around.
3748          */
3749         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
3750         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3751                 struct page *p;
3752
3753                 list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3754                         p->slab_cache = s;
3755
3756 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3757                 list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3758                         p->slab_cache = s;
3759 #endif
3760         }
3761         slab_init_memcg_params(s);
3762         list_add(&s->list, &slab_caches);
3763         return s;
3764 }
3765
3766 void __init kmem_cache_init(void)
3767 {
3768         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
3769                 boot_kmem_cache_node;
3770
3771         if (debug_guardpage_minorder())
3772                 slub_max_order = 0;
3773
3774         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
3775         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
3776
3777         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3778                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3779
3780         register_hotmemory_notifier(&slab_memory_callback_nb);
3781
3782         /* Able to allocate the per node structures */
3783         slab_state = PARTIAL;
3784
3785         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
3786                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
3787                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
3788                        SLAB_HWCACHE_ALIGN);
3789
3790         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
3791
3792         /*
3793          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3794          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3795          * update any list pointers.
3796          */
3797         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
3798
3799         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3800         setup_kmalloc_cache_index_table();
3801         create_kmalloc_caches(0);
3802
3803 #ifdef CONFIG_SMP
3804         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3805 #endif
3806
3807         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d, CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3808                 cache_line_size(),
3809                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3810                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3811 }
3812
3813 void __init kmem_cache_init_late(void)
3814 {
3815 }
3816
3817 struct kmem_cache *
3818 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
3819                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3820 {
3821         struct kmem_cache *s, *c;
3822
3823         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3824         if (s) {
3825                 s->refcount++;
3826
3827                 /*
3828                  * Adjust the object sizes so that we clear
3829                  * the complete object on kzalloc.
3830                  */
3831                 s->object_size = max(s->object_size, (int)size);
3832                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3833
3834                 for_each_memcg_cache(c, s) {
3835                         c->object_size = s->object_size;
3836                         c->inuse = max_t(int, c->inuse,
3837                                          ALIGN(size, sizeof(void *)));
3838                 }
3839
3840                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3841                         s->refcount--;
3842                         s = NULL;
3843                 }
3844         }
3845
3846         return s;
3847 }
3848
3849 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3850 {
3851         int err;
3852
3853         err = kmem_cache_open(s, flags);
3854         if (err)
3855                 return err;
3856
3857         /* Mutex is not taken during early boot */
3858         if (slab_state <= UP)
3859                 return 0;
3860
3861         memcg_propagate_slab_attrs(s);
3862         err = sysfs_slab_add(s);
3863         if (err)
3864                 kmem_cache_close(s);
3865
3866         return err;
3867 }
3868
3869 #ifdef CONFIG_SMP
3870 /*
3871  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3872  * necessary.
3873  */
3874 static int slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3875                 unsigned long action, void *hcpu)
3876 {
3877         long cpu = (long)hcpu;
3878         struct kmem_cache *s;
3879         unsigned long flags;
3880
3881         switch (action) {
3882         case CPU_UP_CANCELED:
3883         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3884         case CPU_DEAD:
3885         case CPU_DEAD_FROZEN:
3886                 mutex_lock(&slab_mutex);
3887                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3888                         local_irq_save(flags);
3889                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3890                         local_irq_restore(flags);
3891                 }
3892                 mutex_unlock(&slab_mutex);
3893                 break;
3894         default:
3895                 break;
3896         }
3897         return NOTIFY_OK;
3898 }
3899
3900 static struct notifier_block slab_notifier = {
3901         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3902 };
3903
3904 #endif
3905
3906 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3907 {
3908         struct kmem_cache *s;
3909         void *ret;
3910
3911         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3912                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3913
3914         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
3915
3916         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3917                 return s;
3918
3919         ret = slab_alloc(s, gfpflags, caller);
3920
3921         /* Honor the call site pointer we received. */
3922         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3923
3924         return ret;
3925 }
3926
3927 #ifdef CONFIG_NUMA
3928 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3929                                         int node, unsigned long caller)
3930 {
3931         struct kmem_cache *s;
3932         void *ret;
3933
3934         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3935                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3936
3937                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
3938                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3939                                    gfpflags, node);
3940
3941                 return ret;
3942         }
3943
3944         s = kmalloc_slab(size, gfpflags);
3945
3946         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3947                 return s;
3948
3949         ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, caller);
3950
3951         /* Honor the call site pointer we received. */
3952         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3953
3954         return ret;
3955 }
3956 #endif
3957
3958 #ifdef CONFIG_SYSFS
3959 static int count_inuse(struct page *page)
3960 {
3961         return page->inuse;
3962 }
3963
3964 static int count_total(struct page *page)
3965 {
3966         return page->objects;
3967 }
3968 #endif
3969
3970 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3971 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3972                                                 unsigned long *map)
3973 {
3974         void *p;
3975         void *addr = page_address(page);
3976
3977         if (!check_slab(s, page) ||
3978                         !on_freelist(s, page, NULL))
3979                 return 0;
3980
3981         /* Now we know that a valid freelist exists */
3982         bitmap_zero(map, page->objects);
3983
3984         get_map(s, page, map);
3985         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3986                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3987                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
3988                                 return 0;
3989         }
3990
3991         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3992                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3993                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_ACTIVE))
3994                                 return 0;
3995         return 1;
3996 }
3997
3998 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3999                                                 unsigned long *map)
4000 {
4001         slab_lock(page);
4002         validate_slab(s, page, map);
4003         slab_unlock(page);
4004 }
4005
4006 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
4007                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
4008 {
4009         unsigned long count = 0;
4010         struct page *page;
4011         unsigned long flags;
4012
4013         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4014
4015         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
4016                 validate_slab_slab(s, page, map);
4017                 count++;
4018         }
4019         if (count != n->nr_partial)
4020                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
4021                        s->name, count, n->nr_partial);
4022
4023         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4024                 goto out;
4025
4026         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
4027                 validate_slab_slab(s, page, map);
4028                 count++;
4029         }
4030         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4031                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
4032                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
4033
4034 out:
4035         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4036         return count;
4037 }
4038
4039 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
4040 {
4041         int node;
4042         unsigned long count = 0;
4043         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4044                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4045         struct kmem_cache_node *n;
4046
4047         if (!map)
4048                 return -ENOMEM;
4049
4050         flush_all(s);
4051         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4052                 count += validate_slab_node(s, n, map);
4053         kfree(map);
4054         return count;
4055 }
4056 /*
4057  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
4058  * and freed.
4059  */
4060
4061 struct location {
4062         unsigned long count;
4063         unsigned long addr;
4064         long long sum_time;
4065         long min_time;
4066         long max_time;
4067         long min_pid;
4068         long max_pid;
4069         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
4070         nodemask_t nodes;
4071 };
4072
4073 struct loc_track {
4074         unsigned long max;
4075         unsigned long count;
4076         struct location *loc;
4077 };
4078
4079 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
4080 {
4081         if (t->max)
4082                 free_pages((unsigned long)t->loc,
4083                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
4084 }
4085
4086 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
4087 {
4088         struct location *l;
4089         int order;
4090
4091         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
4092
4093         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
4094         if (!l)
4095                 return 0;
4096
4097         if (t->count) {
4098                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
4099                 free_loc_track(t);
4100         }
4101         t->max = max;
4102         t->loc = l;
4103         return 1;
4104 }
4105
4106 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4107                                 const struct track *track)
4108 {
4109         long start, end, pos;
4110         struct location *l;
4111         unsigned long caddr;
4112         unsigned long age = jiffies - track->when;
4113
4114         start = -1;
4115         end = t->count;
4116
4117         for ( ; ; ) {
4118                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
4119
4120                 /*
4121                  * There is nothing at "end". If we end up there
4122                  * we need to add something to before end.
4123                  */
4124                 if (pos == end)
4125                         break;
4126
4127                 caddr = t->loc[pos].addr;
4128                 if (track->addr == caddr) {
4129
4130                         l = &t->loc[pos];
4131                         l->count++;
4132                         if (track->when) {
4133                                 l->sum_time += age;
4134                                 if (age < l->min_time)
4135                                         l->min_time = age;
4136                                 if (age > l->max_time)
4137                                         l->max_time = age;
4138
4139                                 if (track->pid < l->min_pid)
4140                                         l->min_pid = track->pid;
4141                                 if (track->pid > l->max_pid)
4142                                         l->max_pid = track->pid;
4143
4144                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
4145                                                 to_cpumask(l->cpus));
4146                         }
4147                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4148                         return 1;
4149                 }
4150
4151                 if (track->addr < caddr)
4152                         end = pos;
4153                 else
4154                         start = pos;
4155         }
4156
4157         /*
4158          * Not found. Insert new tracking element.
4159          */
4160         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
4161                 return 0;
4162
4163         l = t->loc + pos;
4164         if (pos < t->count)
4165                 memmove(l + 1, l,
4166                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
4167         t->count++;
4168         l->count = 1;
4169         l->addr = track->addr;
4170         l->sum_time = age;
4171         l->min_time = age;
4172         l->max_time = age;
4173         l->min_pid = track->pid;
4174         l->max_pid = track->pid;
4175         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
4176         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
4177         nodes_clear(l->nodes);
4178         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
4179         return 1;
4180 }
4181
4182 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
4183                 struct page *page, enum track_item alloc,
4184                 unsigned long *map)
4185 {
4186         void *addr = page_address(page);
4187         void *p;
4188
4189         bitmap_zero(map, page->objects);
4190         get_map(s, page, map);
4191
4192         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
4193                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
4194                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
4195 }
4196
4197 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
4198                                         enum track_item alloc)
4199 {
4200         int len = 0;
4201         unsigned long i;
4202         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
4203         int node;
4204         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
4205                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4206         struct kmem_cache_node *n;
4207
4208         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
4209                                      GFP_TEMPORARY)) {
4210                 kfree(map);
4211                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
4212         }
4213         /* Push back cpu slabs */
4214         flush_all(s);
4215
4216         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4217                 unsigned long flags;
4218                 struct page *page;
4219
4220                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
4221                         continue;
4222
4223                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4224                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
4225                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4226                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
4227                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
4228                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4229         }
4230
4231         for (i = 0; i < t.count; i++) {
4232                 struct location *l = &t.loc[i];
4233
4234                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
4235                         break;
4236                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
4237
4238                 if (l->addr)
4239                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
4240                 else
4241                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
4242
4243                 if (l->sum_time != l->min_time) {
4244                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
4245                                 l->min_time,
4246                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
4247                                 l->max_time);
4248                 } else
4249                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
4250                                 l->min_time);
4251
4252                 if (l->min_pid != l->max_pid)
4253                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
4254                                 l->min_pid, l->max_pid);
4255                 else
4256                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
4257                                 l->min_pid);
4258
4259                 if (num_online_cpus() > 1 &&
4260                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
4261                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4262                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4263                                          " cpus=%*pbl",
4264                                          cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
4265
4266                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
4267                                 len < PAGE_SIZE - 60)
4268                         len += scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
4269                                          " nodes=%*pbl",
4270                                          nodemask_pr_args(&l->nodes));
4271
4272                 len += sprintf(buf + len, "\n");
4273         }
4274
4275         free_loc_track(&t);
4276         kfree(map);
4277         if (!t.count)
4278                 len += sprintf(buf, "No data\n");
4279         return len;
4280 }
4281 #endif
4282
4283 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
4284 static void __init resiliency_test(void)
4285 {
4286         u8 *p;
4287
4288         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || KMALLOC_SHIFT_HIGH < 10);
4289
4290         pr_err("SLUB resiliency testing\n");
4291         pr_err("-----------------------\n");
4292         pr_err("A. Corruption after allocation\n");
4293
4294         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
4295         p[16] = 0x12;
4296         pr_err("\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer 0x12->0x%p\n\n",
4297                p + 16);
4298
4299         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
4300
4301         /* Hmmm... The next two are dangerous */
4302         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
4303         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
4304         pr_err("\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab 0x34 -> -0x%p\n",
4305                p);
4306         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4307
4308         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
4309         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
4310         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
4311         *p = 0x56;
4312         pr_err("\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
4313                p);
4314         pr_err("If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
4315         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
4316
4317         pr_err("\nB. Corruption after free\n");
4318         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
4319         kfree(p);
4320         *p = 0x78;
4321         pr_err("1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
4322         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
4323
4324         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
4325         kfree(p);
4326         p[50] = 0x9a;
4327         pr_err("\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
4328         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
4329
4330         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4331         kfree(p);
4332         p[512] = 0xab;
4333         pr_err("\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4334         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
4335 }
4336 #else
4337 #ifdef CONFIG_SYSFS
4338 static void resiliency_test(void) {};
4339 #endif
4340 #endif
4341
4342 #ifdef CONFIG_SYSFS
4343 enum slab_stat_type {
4344         SL_ALL,                 /* All slabs */
4345         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4346         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4347         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4348         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4349 };
4350
4351 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4352 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4353 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4354 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4355 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4356
4357 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4358                             char *buf, unsigned long flags)
4359 {
4360         unsigned long total = 0;
4361         int node;
4362         int x;
4363         unsigned long *nodes;
4364
4365         nodes = kzalloc(sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
4366         if (!nodes)
4367                 return -ENOMEM;
4368
4369         if (flags & SO_CPU) {
4370                 int cpu;
4371
4372                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4373                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
4374                                                                cpu);
4375                         int node;
4376                         struct page *page;
4377
4378                         page = READ_ONCE(c->page);
4379                         if (!page)
4380                                 continue;
4381
4382                         node = page_to_nid(page);
4383                         if (flags & SO_TOTAL)
4384                                 x = page->objects;
4385                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4386                                 x = page->inuse;
4387                         else
4388                                 x = 1;
4389
4390                         total += x;
4391                         nodes[node] += x;
4392
4393                         page = READ_ONCE(c->partial);
4394                         if (page) {
4395                                 node = page_to_nid(page);
4396                                 if (flags & SO_TOTAL)
4397                                         WARN_ON_ONCE(1);
4398                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4399                                         WARN_ON_ONCE(1);
4400                                 else
4401                                         x = page->pages;
4402                                 total += x;
4403                                 nodes[node] += x;
4404                         }
4405                 }
4406         }
4407
4408         get_online_mems();
4409 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4410         if (flags & SO_ALL) {
4411                 struct kmem_cache_node *n;
4412
4413                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4414
4415                         if (flags & SO_TOTAL)
4416                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4417                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4418                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4419                                         count_partial(n, count_free);
4420                         else
4421                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4422                         total += x;
4423                         nodes[node] += x;
4424                 }
4425
4426         } else
4427 #endif
4428         if (flags & SO_PARTIAL) {
4429                 struct kmem_cache_node *n;
4430
4431                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4432                         if (flags & SO_TOTAL)
4433                                 x = count_partial(n, count_total);
4434                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4435                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4436                         else
4437                                 x = n->nr_partial;
4438                         total += x;
4439                         nodes[node] += x;
4440                 }
4441         }
4442         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4443 #ifdef CONFIG_NUMA
4444         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++)
4445                 if (nodes[node])
4446                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4447                                         node, nodes[node]);
4448 #endif
4449         put_online_mems();
4450         kfree(nodes);
4451         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4452 }
4453
4454 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4455 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4456 {
4457         int node;
4458         struct kmem_cache_node *n;
4459
4460         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4461                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4462                         return 1;
4463
4464         return 0;
4465 }
4466 #endif
4467
4468 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4469 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
4470
4471 struct slab_attribute {
4472         struct attribute attr;
4473         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4474         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4475 };
4476
4477 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4478         static struct slab_attribute _name##_attr = \
4479         __ATTR(_name, 0400, _name##_show, NULL)
4480
4481 #define SLAB_ATTR(_name) \
4482         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4483         __ATTR(_name, 0600, _name##_show, _name##_store)
4484
4485 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4486 {
4487         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4488 }
4489 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4490
4491 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4492 {
4493         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4494 }
4495 SLAB_ATTR_RO(align);
4496
4497 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4498 {
4499         return sprintf(buf, "%d\n", s->object_size);
4500 }
4501 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4502
4503 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4504 {
4505         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4506 }
4507 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4508
4509 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4510                                 const char *buf, size_t length)
4511 {
4512         unsigned long order;
4513         int err;
4514
4515         err = kstrtoul(buf, 10, &order);
4516         if (err)
4517                 return err;
4518
4519         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4520                 return -EINVAL;
4521
4522         calculate_sizes(s, order);
4523         return length;
4524 }
4525
4526 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4527 {
4528         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4529 }
4530 SLAB_ATTR(order);
4531
4532 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4533 {
4534         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4535 }
4536
4537 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4538                                  size_t length)
4539 {
4540         unsigned long min;
4541         int err;
4542
4543         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
4544         if (err)
4545                 return err;
4546
4547         set_min_partial(s, min);
4548         return length;
4549 }
4550 SLAB_ATTR(min_partial);
4551
4552 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4553 {
4554         return sprintf(buf, "%u\n", s->cpu_partial);
4555 }
4556
4557 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4558                                  size_t length)
4559 {
4560         unsigned long objects;
4561         int err;
4562
4563         err = kstrtoul(buf, 10, &objects);
4564         if (err)
4565                 return err;
4566         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4567                 return -EINVAL;
4568
4569         s->cpu_partial = objects;
4570         flush_all(s);
4571         return length;
4572 }
4573 SLAB_ATTR(cpu_partial);
4574
4575 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4576 {
4577         if (!s->ctor)
4578                 return 0;
4579         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4580 }
4581 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4582
4583 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4584 {
4585         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
4586 }
4587 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4588
4589 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4590 {
4591         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4592 }
4593 SLAB_ATTR_RO(partial);
4594
4595 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4596 {
4597         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4598 }
4599 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4600
4601 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4602 {
4603         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4604 }
4605 SLAB_ATTR_RO(objects);
4606
4607 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4608 {
4609         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4610 }
4611 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4612
4613 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4614 {
4615         int objects = 0;
4616         int pages = 0;
4617         int cpu;
4618         int len;
4619
4620         for_each_online_cpu(cpu) {
4621                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->partial;
4622
4623                 if (page) {
4624                         pages += page->pages;
4625                         objects += page->pobjects;
4626                 }
4627         }
4628
4629         len = sprintf(buf, "%d(%d)", objects, pages);
4630
4631 #ifdef CONFIG_SMP
4632         for_each_online_cpu(cpu) {
4633                 struct page *page = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu) ->partial;
4634
4635                 if (page && len < PAGE_SIZE - 20)
4636                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%d(%d)", cpu,
4637                                 page->pobjects, page->pages);
4638         }
4639 #endif
4640         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4641 }
4642 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
4643
4644 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4645 {
4646         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4647 }
4648
4649 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4650                                 const char *buf, size_t length)
4651 {
4652         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4653         if (buf[0] == '1')
4654                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4655         return length;
4656 }
4657 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4658
4659 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4660 {
4661         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4662 }
4663 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4664
4665 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4666 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4667 {
4668         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4669 }
4670 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4671 #endif
4672
4673 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4674 {
4675         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4676 }
4677 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4678
4679 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4680 {
4681         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4682 }
4683 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4684
4685 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4686 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4687 {
4688         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4689 }
4690 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4691
4692 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4693 {
4694         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4695 }
4696 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4697
4698 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4699 {
4700         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4701 }
4702
4703 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4704                                 const char *buf, size_t length)
4705 {
4706         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4707         if (buf[0] == '1') {
4708                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4709                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4710         }
4711         return length;
4712 }
4713 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4714
4715 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4716 {
4717         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4718 }
4719
4720 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4721                                                         size_t length)
4722 {
4723         /*
4724          * Tracing a merged cache is going to give confusing results
4725          * as well as cause other issues like converting a mergeable
4726          * cache into an umergeable one.
4727          */
4728         if (s->refcount > 1)
4729                 return -EINVAL;
4730
4731         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4732         if (buf[0] == '1') {
4733                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4734                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4735         }
4736         return length;
4737 }
4738 SLAB_ATTR(trace);
4739
4740 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4741 {
4742         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4743 }
4744
4745 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4746                                 const char *buf, size_t length)
4747 {
4748         if (any_slab_objects(s))
4749                 return -EBUSY;
4750
4751         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4752         if (buf[0] == '1') {
4753                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4754                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4755         }
4756         calculate_sizes(s, -1);
4757         return length;
4758 }
4759 SLAB_ATTR(red_zone);
4760
4761 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4762 {
4763         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4764 }
4765
4766 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4767                                 const char *buf, size_t length)
4768 {
4769         if (any_slab_objects(s))
4770                 return -EBUSY;
4771
4772         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4773         if (buf[0] == '1') {
4774                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4775                 s->flags |= SLAB_POISON;
4776         }
4777         calculate_sizes(s, -1);
4778         return length;
4779 }
4780 SLAB_ATTR(poison);
4781
4782 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4783 {
4784         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4785 }
4786
4787 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4788                                 const char *buf, size_t length)
4789 {
4790         if (any_slab_objects(s))
4791                 return -EBUSY;
4792
4793         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4794         if (buf[0] == '1') {
4795                 s->flags &= ~__CMPXCHG_DOUBLE;
4796                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4797         }
4798         calculate_sizes(s, -1);
4799         return length;
4800 }
4801 SLAB_ATTR(store_user);
4802
4803 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4804 {
4805         return 0;
4806 }
4807
4808 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4809                         const char *buf, size_t length)
4810 {
4811         int ret = -EINVAL;
4812
4813         if (buf[0] == '1') {
4814                 ret = validate_slab_cache(s);
4815                 if (ret >= 0)
4816                         ret = length;
4817         }
4818         return ret;
4819 }
4820 SLAB_ATTR(validate);
4821
4822 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4823 {
4824         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4825                 return -ENOSYS;
4826         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4827 }
4828 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4829
4830 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4831 {
4832         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4833                 return -ENOSYS;
4834         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4835 }
4836 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4837 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4838
4839 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4840 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4841 {
4842         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
4843 }
4844
4845 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4846                                                         size_t length)
4847 {
4848         if (s->refcount > 1)
4849                 return -EINVAL;
4850
4851         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
4852         if (buf[0] == '1')
4853                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
4854         return length;
4855 }
4856 SLAB_ATTR(failslab);
4857 #endif
4858
4859 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4860 {
4861         return 0;
4862 }
4863
4864 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
4865                         const char *buf, size_t length)
4866 {
4867         if (buf[0] == '1')
4868                 kmem_cache_shrink(s);
4869         else
4870                 return -EINVAL;
4871         return length;
4872 }
4873 SLAB_ATTR(shrink);
4874
4875 #ifdef CONFIG_NUMA
4876 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4877 {
4878         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
4879 }
4880
4881 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
4882                                 const char *buf, size_t length)
4883 {
4884         unsigned long ratio;
4885         int err;
4886
4887         err = kstrtoul(buf, 10, &ratio);
4888         if (err)
4889                 return err;
4890
4891         if (ratio <= 100)
4892                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
4893
4894         return length;
4895 }
4896 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
4897 #endif
4898
4899 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4900 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
4901 {
4902         unsigned long sum  = 0;
4903         int cpu;
4904         int len;
4905         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
4906
4907         if (!data)
4908                 return -ENOMEM;
4909
4910         for_each_online_cpu(cpu) {
4911                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
4912
4913                 data[cpu] = x;
4914                 sum += x;
4915         }
4916
4917         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
4918
4919 #ifdef CONFIG_SMP
4920         for_each_online_cpu(cpu) {
4921                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
4922                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
4923         }
4924 #endif
4925         kfree(data);
4926         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4927 }
4928
4929 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
4930 {
4931         int cpu;
4932
4933         for_each_online_cpu(cpu)
4934                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
4935 }
4936
4937 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
4938 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
4939 {                                                               \
4940         return show_stat(s, buf, si);                           \
4941 }                                                               \
4942 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
4943                                 const char *buf, size_t length) \
4944 {                                                               \
4945         if (buf[0] != '0')                                      \
4946                 return -EINVAL;                                 \
4947         clear_stat(s, si);                                      \
4948         return length;                                          \
4949 }                                                               \
4950 SLAB_ATTR(text);                                                \
4951
4952 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
4953 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
4954 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
4955 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
4956 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
4957 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
4958 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
4959 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
4960 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
4961 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
4962 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
4963 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
4964 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
4965 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
4966 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
4967 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
4968 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
4969 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
4970 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
4971 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
4972 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
4973 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
4974 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
4975 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
4976 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
4977 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
4978 #endif
4979
4980 static struct attribute *slab_attrs[] = {
4981         &slab_size_attr.attr,
4982         &object_size_attr.attr,
4983         &objs_per_slab_attr.attr,
4984         &order_attr.attr,
4985         &min_partial_attr.attr,
4986         &cpu_partial_attr.attr,
4987         &objects_attr.attr,
4988         &objects_partial_attr.attr,
4989         &partial_attr.attr,
4990         &cpu_slabs_attr.attr,
4991         &ctor_attr.attr,
4992         &aliases_attr.attr,
4993         &align_attr.attr,
4994         &hwcache_align_attr.attr,
4995         &reclaim_account_attr.attr,
4996         &destroy_by_rcu_attr.attr,
4997         &shrink_attr.attr,
4998         &reserved_attr.attr,
4999         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5000 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5001         &total_objects_attr.attr,
5002         &slabs_attr.attr,
5003         &sanity_checks_attr.attr,
5004         &trace_attr.attr,
5005         &red_zone_attr.attr,
5006         &poison_attr.attr,
5007         &store_user_attr.attr,
5008         &validate_attr.attr,
5009         &alloc_calls_attr.attr,
5010         &free_calls_attr.attr,
5011 #endif
5012 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5013         &cache_dma_attr.attr,
5014 #endif
5015 #ifdef CONFIG_NUMA
5016         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5017 #endif
5018 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5019         &alloc_fastpath_attr.attr,
5020         &alloc_slowpath_attr.attr,
5021         &free_fastpath_attr.attr,
5022         &free_slowpath_attr.attr,
5023         &free_frozen_attr.attr,
5024         &free_add_partial_attr.attr,
5025         &free_remove_partial_attr.attr,
5026         &alloc_from_partial_attr.attr,
5027         &alloc_slab_attr.attr,
5028         &alloc_refill_attr.attr,
5029         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5030         &free_slab_attr.attr,
5031         &cpuslab_flush_attr.attr,
5032         &deactivate_full_attr.attr,
5033         &deactivate_empty_attr.attr,
5034         &deactivate_to_head_attr.attr,
5035         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5036         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5037         &deactivate_bypass_attr.attr,
5038         &order_fallback_attr.attr,
5039         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5040         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5041         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5042         &cpu_partial_free_attr.attr,
5043         &cpu_partial_node_attr.attr,
5044         &cpu_partial_drain_attr.attr,
5045 #endif
5046 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5047         &failslab_attr.attr,
5048 #endif
5049
5050         NULL
5051 };
5052
5053 static struct attribute_group slab_attr_group = {
5054         .attrs = slab_attrs,
5055 };
5056
5057 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
5058                                 struct attribute *attr,
5059                                 char *buf)
5060 {
5061         struct slab_attribute *attribute;
5062         struct kmem_cache *s;
5063         int err;
5064
5065         attribute = to_slab_attr(attr);
5066         s = to_slab(kobj);
5067
5068         if (!attribute->show)
5069                 return -EIO;
5070
5071         err = attribute->show(s, buf);
5072
5073         return err;
5074 }
5075
5076 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
5077                                 struct attribute *attr,
5078                                 const char *buf, size_t len)
5079 {
5080         struct slab_attribute *attribute;
5081         struct kmem_cache *s;
5082         int err;
5083
5084         attribute = to_slab_attr(attr);
5085         s = to_slab(kobj);
5086
5087         if (!attribute->store)
5088                 return -EIO;
5089
5090         err = attribute->store(s, buf, len);
5091 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5092         if (slab_state >= FULL && err >= 0 && is_root_cache(s)) {
5093                 struct kmem_cache *c;
5094
5095                 mutex_lock(&slab_mutex);
5096                 if (s->max_attr_size < len)
5097                         s->max_attr_size = len;
5098
5099                 /*
5100                  * This is a best effort propagation, so this function's return
5101                  * value will be determined by the parent cache only. This is
5102                  * basically because not all attributes will have a well
5103                  * defined semantics for rollbacks - most of the actions will
5104                  * have permanent effects.
5105                  *
5106                  * Returning the error value of any of the children that fail
5107                  * is not 100 % defined, in the sense that users seeing the
5108                  * error code won't be able to know anything about the state of
5109                  * the cache.
5110                  *
5111                  * Only returning the error code for the parent cache at least
5112                  * has well defined semantics. The cache being written to
5113                  * directly either failed or succeeded, in which case we loop
5114                  * through the descendants with best-effort propagation.
5115                  */
5116                 for_each_memcg_cache(c, s)
5117                         attribute->store(c, buf, len);
5118                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5119         }
5120 #endif
5121         return err;
5122 }
5123
5124 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s)
5125 {
5126 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5127         int i;
5128         char *buffer = NULL;
5129         struct kmem_cache *root_cache;
5130
5131         if (is_root_cache(s))
5132                 return;
5133
5134         root_cache = s->memcg_params.root_cache;
5135
5136         /*
5137          * This mean this cache had no attribute written. Therefore, no point
5138          * in copying default values around
5139          */
5140         if (!root_cache->max_attr_size)
5141                 return;
5142
5143         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(slab_attrs); i++) {
5144                 char mbuf[64];
5145                 char *buf;
5146                 struct slab_attribute *attr = to_slab_attr(slab_attrs[i]);
5147
5148                 if (!attr || !attr->store || !attr->show)
5149                         continue;
5150
5151                 /*
5152                  * It is really bad that we have to allocate here, so we will
5153                  * do it only as a fallback. If we actually allocate, though,
5154                  * we can just use the allocated buffer until the end.
5155                  *
5156                  * Most of the slub attributes will tend to be very small in
5157                  * size, but sysfs allows buffers up to a page, so they can
5158                  * theoretically happen.
5159                  */
5160                 if (buffer)
5161                         buf = buffer;
5162                 else if (root_cache->max_attr_size < ARRAY_SIZE(mbuf))
5163                         buf = mbuf;
5164                 else {
5165                         buffer = (char *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
5166                         if (WARN_ON(!buffer))
5167                                 continue;
5168                         buf = buffer;
5169                 }
5170
5171                 attr->show(root_cache, buf);
5172                 attr->store(s, buf, strlen(buf));
5173         }
5174
5175         if (buffer)
5176                 free_page((unsigned long)buffer);
5177 #endif
5178 }
5179
5180 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
5181 {
5182         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
5183 }
5184
5185 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
5186         .show = slab_attr_show,
5187         .store = slab_attr_store,
5188 };
5189
5190 static struct kobj_type slab_ktype = {
5191         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
5192         .release = kmem_cache_release,
5193 };
5194
5195 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
5196 {
5197         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
5198
5199         if (ktype == &slab_ktype)
5200                 return 1;
5201         return 0;
5202 }
5203
5204 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
5205         .filter = uevent_filter,
5206 };
5207
5208 static struct kset *slab_kset;
5209
5210 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
5211 {
5212 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5213         if (!is_root_cache(s))
5214                 return s->memcg_params.root_cache->memcg_kset;
5215 #endif
5216         return slab_kset;
5217 }
5218
5219 #define ID_STR_LENGTH 64
5220
5221 /* Create a unique string id for a slab cache:
5222  *
5223  * Format       :[flags-]size
5224  */
5225 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
5226 {
5227         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
5228         char *p = name;
5229
5230         BUG_ON(!name);
5231
5232         *p++ = ':';
5233         /*
5234          * First flags affecting slabcache operations. We will only
5235          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
5236          * too many flags. The flags here must cover all flags that
5237          * are matched during merging to guarantee that the id is
5238          * unique.
5239          */
5240         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
5241                 *p++ = 'd';
5242         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
5243                 *p++ = 'a';
5244         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
5245                 *p++ = 'F';
5246         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
5247                 *p++ = 't';
5248         if (p != name + 1)
5249                 *p++ = '-';
5250         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
5251
5252         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
5253         return name;
5254 }
5255
5256 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
5257 {
5258         int err;
5259         const char *name;
5260         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
5261
5262         if (unmergeable) {
5263                 /*
5264                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
5265                  * This is typically the case for debug situations. In that
5266                  * case we can catch duplicate names easily.
5267                  */
5268                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
5269                 name = s->name;
5270         } else {
5271                 /*
5272                  * Create a unique name for the slab as a target
5273                  * for the symlinks.
5274                  */
5275                 name = create_unique_id(s);
5276         }
5277
5278         s->kobj.kset = cache_kset(s);
5279         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
5280         if (err)
5281                 goto out_put_kobj;
5282
5283         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
5284         if (err)
5285                 goto out_del_kobj;
5286
5287 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5288         if (is_root_cache(s)) {
5289                 s->memcg_kset = kset_create_and_add("cgroup", NULL, &s->kobj);
5290                 if (!s->memcg_kset) {
5291                         err = -ENOMEM;
5292                         goto out_del_kobj;
5293                 }
5294         }
5295 #endif
5296
5297         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
5298         if (!unmergeable) {
5299                 /* Setup first alias */
5300                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
5301         }
5302 out:
5303         if (!unmergeable)
5304                 kfree(name);
5305         return err;
5306 out_del_kobj:
5307         kobject_del(&s->kobj);
5308 out_put_kobj:
5309         kobject_put(&s->kobj);
5310         goto out;
5311 }
5312
5313 void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
5314 {
5315         if (slab_state < FULL)
5316                 /*
5317                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
5318                  * cache from sysfs.
5319                  */
5320                 return;
5321
5322 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5323         kset_unregister(s->memcg_kset);
5324 #endif
5325         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
5326         kobject_del(&s->kobj);
5327         kobject_put(&s->kobj);
5328 }
5329
5330 /*
5331  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
5332  * available lest we lose that information.
5333  */
5334 struct saved_alias {
5335         struct kmem_cache *s;
5336         const char *name;
5337         struct saved_alias *next;
5338 };
5339
5340 static struct saved_alias *alias_list;
5341
5342 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
5343 {
5344         struct saved_alias *al;
5345
5346         if (slab_state == FULL) {
5347                 /*
5348                  * If we have a leftover link then remove it.
5349                  */
5350                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
5351                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
5352         }
5353
5354         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
5355         if (!al)
5356                 return -ENOMEM;
5357
5358         al->s = s;
5359         al->name = name;
5360         al->next = alias_list;
5361         alias_list = al;
5362         return 0;
5363 }
5364
5365 static int __init slab_sysfs_init(void)
5366 {
5367         struct kmem_cache *s;
5368         int err;
5369
5370         mutex_lock(&slab_mutex);
5371
5372         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
5373         if (!slab_kset) {
5374                 mutex_unlock(&slab_mutex);
5375                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
5376                 return -ENOSYS;
5377         }
5378
5379         slab_state = FULL;
5380
5381         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
5382                 err = sysfs_slab_add(s);
5383                 if (err)
5384                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
5385                                s->name);
5386         }
5387
5388         while (alias_list) {
5389                 struct saved_alias *al = alias_list;
5390
5391                 alias_list = alias_list->next;
5392                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
5393                 if (err)
5394                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
5395                                al->name);
5396                 kfree(al);
5397         }
5398
5399         mutex_unlock(&slab_mutex);
5400         resiliency_test();
5401         return 0;
5402 }
5403
5404 __initcall(slab_sysfs_init);
5405 #endif /* CONFIG_SYSFS */
5406
5407 /*
5408  * The /proc/slabinfo ABI
5409  */
5410 #ifdef CONFIG_SLABINFO
5411 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
5412 {
5413         unsigned long nr_slabs = 0;
5414         unsigned long nr_objs = 0;
5415         unsigned long nr_free = 0;
5416         int node;
5417         struct kmem_cache_node *n;
5418
5419         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5420                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
5421                 nr_objs += node_nr_objs(n);
5422                 nr_free += count_partial(n, count_free);
5423         }
5424
5425         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
5426         sinfo->num_objs = nr_objs;
5427         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
5428         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
5429         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
5430         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
5431 }
5432
5433 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
5434 {
5435 }
5436
5437 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
5438                        size_t count, loff_t *ppos)
5439 {
5440         return -EIO;
5441 }
5442 #endif /* CONFIG_SLABINFO */