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