39327e98fce347a7c7c4d55850d7850f8c468907
[linux-block.git] / mm / slub.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
4  * objects in per cpu and per node lists.
5  *
6  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operations
7  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
8  *
9  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
10  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
11  */
12
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/bit_spinlock.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/swab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include "slab.h"
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/kmsan.h>
26 #include <linux/cpu.h>
27 #include <linux/cpuset.h>
28 #include <linux/mempolicy.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/stackdepot.h>
31 #include <linux/debugobjects.h>
32 #include <linux/kallsyms.h>
33 #include <linux/kfence.h>
34 #include <linux/memory.h>
35 #include <linux/math64.h>
36 #include <linux/fault-inject.h>
37 #include <linux/stacktrace.h>
38 #include <linux/prefetch.h>
39 #include <linux/memcontrol.h>
40 #include <linux/random.h>
41 #include <kunit/test.h>
42 #include <kunit/test-bug.h>
43 #include <linux/sort.h>
44
45 #include <linux/debugfs.h>
46 #include <trace/events/kmem.h>
47
48 #include "internal.h"
49
50 /*
51  * Lock order:
52  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
53  *   2. node->list_lock (Spinlock)
54  *   3. kmem_cache->cpu_slab->lock (Local lock)
55  *   4. slab_lock(slab) (Only on some arches)
56  *   5. object_map_lock (Only for debugging)
57  *
58  *   slab_mutex
59  *
60  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
61  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
62  *   Also synchronizes memory hotplug callbacks.
63  *
64  *   slab_lock
65  *
66  *   The slab_lock is a wrapper around the page lock, thus it is a bit
67  *   spinlock.
68  *
69  *   The slab_lock is only used on arches that do not have the ability
70  *   to do a cmpxchg_double. It only protects:
71  *
72  *      A. slab->freelist       -> List of free objects in a slab
73  *      B. slab->inuse          -> Number of objects in use
74  *      C. slab->objects        -> Number of objects in slab
75  *      D. slab->frozen         -> frozen state
76  *
77  *   Frozen slabs
78  *
79  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
80  *   on any list except per cpu partial list. The processor that froze the
81  *   slab is the one who can perform list operations on the slab. Other
82  *   processors may put objects onto the freelist but the processor that
83  *   froze the slab is the only one that can retrieve the objects from the
84  *   slab's freelist.
85  *
86  *   list_lock
87  *
88  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
89  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
90  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
91  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
92  *   modified without taking the list lock).
93  *
94  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
95  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
96  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
97  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
98  *   the list lock.
99  *
100  *   For debug caches, all allocations are forced to go through a list_lock
101  *   protected region to serialize against concurrent validation.
102  *
103  *   cpu_slab->lock local lock
104  *
105  *   This locks protect slowpath manipulation of all kmem_cache_cpu fields
106  *   except the stat counters. This is a percpu structure manipulated only by
107  *   the local cpu, so the lock protects against being preempted or interrupted
108  *   by an irq. Fast path operations rely on lockless operations instead.
109  *
110  *   On PREEMPT_RT, the local lock neither disables interrupts nor preemption
111  *   which means the lockless fastpath cannot be used as it might interfere with
112  *   an in-progress slow path operations. In this case the local lock is always
113  *   taken but it still utilizes the freelist for the common operations.
114  *
115  *   lockless fastpaths
116  *
117  *   The fast path allocation (slab_alloc_node()) and freeing (do_slab_free())
118  *   are fully lockless when satisfied from the percpu slab (and when
119  *   cmpxchg_double is possible to use, otherwise slab_lock is taken).
120  *   They also don't disable preemption or migration or irqs. They rely on
121  *   the transaction id (tid) field to detect being preempted or moved to
122  *   another cpu.
123  *
124  *   irq, preemption, migration considerations
125  *
126  *   Interrupts are disabled as part of list_lock or local_lock operations, or
127  *   around the slab_lock operation, in order to make the slab allocator safe
128  *   to use in the context of an irq.
129  *
130  *   In addition, preemption (or migration on PREEMPT_RT) is disabled in the
131  *   allocation slowpath, bulk allocation, and put_cpu_partial(), so that the
132  *   local cpu doesn't change in the process and e.g. the kmem_cache_cpu pointer
133  *   doesn't have to be revalidated in each section protected by the local lock.
134  *
135  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
136  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
137  *
138  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
139  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
140  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
141  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
142  * cannot scan all objects.
143  *
144  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
145  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
146  * fast frees and allocs.
147  *
148  * slab->frozen         The slab is frozen and exempt from list processing.
149  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
150  *                      such as satisfying allocations for a specific
151  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
152  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
153  *                      list operations. It is up to the processor holding
154  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
155  *                      when the slab is no longer needed.
156  *
157  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
158  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
159  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
160  *                      freelist that allows lockless access to
161  *                      free objects in addition to the regular freelist
162  *                      that requires the slab lock.
163  *
164  * SLAB_DEBUG_FLAGS     Slab requires special handling due to debug
165  *                      options set. This moves slab handling out of
166  *                      the fast path and disables lockless freelists.
167  */
168
169 /*
170  * We could simply use migrate_disable()/enable() but as long as it's a
171  * function call even on !PREEMPT_RT, use inline preempt_disable() there.
172  */
173 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
174 #define slub_get_cpu_ptr(var)           get_cpu_ptr(var)
175 #define slub_put_cpu_ptr(var)           put_cpu_ptr(var)
176 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (true)
177 #else
178 #define slub_get_cpu_ptr(var)           \
179 ({                                      \
180         migrate_disable();              \
181         this_cpu_ptr(var);              \
182 })
183 #define slub_put_cpu_ptr(var)           \
184 do {                                    \
185         (void)(var);                    \
186         migrate_enable();               \
187 } while (0)
188 #define USE_LOCKLESS_FAST_PATH()        (false)
189 #endif
190
191 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
192 #define __fastpath_inline __always_inline
193 #else
194 #define __fastpath_inline
195 #endif
196
197 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
198 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
199 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
200 #else
201 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
202 #endif
203 #endif          /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
204
205 /* Structure holding parameters for get_partial() call chain */
206 struct partial_context {
207         struct slab **slab;
208         gfp_t flags;
209         unsigned int orig_size;
210 };
211
212 static inline bool kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
213 {
214         return kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_DEBUG_FLAGS);
215 }
216
217 static inline bool slub_debug_orig_size(struct kmem_cache *s)
218 {
219         return (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER) &&
220                         (s->flags & SLAB_KMALLOC));
221 }
222
223 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
224 {
225         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE))
226                 p += s->red_left_pad;
227
228         return p;
229 }
230
231 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
232 {
233 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
234         return !kmem_cache_debug(s);
235 #else
236         return false;
237 #endif
238 }
239
240 /*
241  * Issues still to be resolved:
242  *
243  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
244  *
245  * - Variable sizing of the per node arrays
246  */
247
248 /* Enable to log cmpxchg failures */
249 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
250
251 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
252 /*
253  * Minimum number of partial slabs. These will be left on the partial
254  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
255  */
256 #define MIN_PARTIAL 5
257
258 /*
259  * Maximum number of desirable partial slabs.
260  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
261  * sort the partial list by the number of objects in use.
262  */
263 #define MAX_PARTIAL 10
264 #else
265 #define MIN_PARTIAL 0
266 #define MAX_PARTIAL 0
267 #endif
268
269 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
270                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
271
272 /*
273  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
274  * issues when checking or reading debug information
275  */
276 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
277                                 SLAB_TRACE)
278
279
280 /*
281  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
282  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
283  * metadata.
284  */
285 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
286
287 #define OO_SHIFT        16
288 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
289 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since slab.objects is u15 */
290
291 /* Internal SLUB flags */
292 /* Poison object */
293 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
294 /* Use cmpxchg_double */
295 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
296
297 /*
298  * Tracking user of a slab.
299  */
300 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
301 struct track {
302         unsigned long addr;     /* Called from address */
303 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
304         depot_stack_handle_t handle;
305 #endif
306         int cpu;                /* Was running on cpu */
307         int pid;                /* Pid context */
308         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
309 };
310
311 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
312
313 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
314 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
315 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
316 #else
317 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
318 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
319                                                         { return 0; }
320 #endif
321
322 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
323 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *);
324 #else
325 static inline void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { }
326 #endif
327
328 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
329 {
330 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
331         /*
332          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
333          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
334          */
335         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
336 #endif
337 }
338
339 /*
340  * Tracks for which NUMA nodes we have kmem_cache_nodes allocated.
341  * Corresponds to node_state[N_NORMAL_MEMORY], but can temporarily
342  * differ during memory hotplug/hotremove operations.
343  * Protected by slab_mutex.
344  */
345 static nodemask_t slab_nodes;
346
347 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
348 /*
349  * Workqueue used for flush_cpu_slab().
350  */
351 static struct workqueue_struct *flushwq;
352 #endif
353
354 /********************************************************************
355  *                      Core slab cache functions
356  *******************************************************************/
357
358 /*
359  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
360  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
361  * random number.
362  */
363 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
364                                  unsigned long ptr_addr)
365 {
366 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
367         /*
368          * When CONFIG_KASAN_SW/HW_TAGS is enabled, ptr_addr might be tagged.
369          * Normally, this doesn't cause any issues, as both set_freepointer()
370          * and get_freepointer() are called with a pointer with the same tag.
371          * However, there are some issues with CONFIG_SLUB_DEBUG code. For
372          * example, when __free_slub() iterates over objects in a cache, it
373          * passes untagged pointers to check_object(). check_object() in turns
374          * calls get_freepointer() with an untagged pointer, which causes the
375          * freepointer to be restored incorrectly.
376          */
377         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^
378                         swab((unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr_addr)));
379 #else
380         return ptr;
381 #endif
382 }
383
384 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
385 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
386                                          void *ptr_addr)
387 {
388         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
389                             (unsigned long)ptr_addr);
390 }
391
392 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
393 {
394         object = kasan_reset_tag(object);
395         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
396 }
397
398 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
399 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
400 {
401         prefetchw(object + s->offset);
402 }
403 #endif
404
405 /*
406  * When running under KMSAN, get_freepointer_safe() may return an uninitialized
407  * pointer value in the case the current thread loses the race for the next
408  * memory chunk in the freelist. In that case this_cpu_cmpxchg_double() in
409  * slab_alloc_node() will fail, so the uninitialized value won't be used, but
410  * KMSAN will still check all arguments of cmpxchg because of imperfect
411  * handling of inline assembly.
412  * To work around this problem, we apply __no_kmsan_checks to ensure that
413  * get_freepointer_safe() returns initialized memory.
414  */
415 __no_kmsan_checks
416 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
417 {
418         unsigned long freepointer_addr;
419         void *p;
420
421         if (!debug_pagealloc_enabled_static())
422                 return get_freepointer(s, object);
423
424         object = kasan_reset_tag(object);
425         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
426         copy_from_kernel_nofault(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
427         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
428 }
429
430 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
431 {
432         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
433
434 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
435         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
436 #endif
437
438         freeptr_addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)freeptr_addr);
439         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
440 }
441
442 /* Loop over all objects in a slab */
443 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
444         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
445                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
446                 __p += (__s)->size)
447
448 static inline unsigned int order_objects(unsigned int order, unsigned int size)
449 {
450         return ((unsigned int)PAGE_SIZE << order) / size;
451 }
452
453 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(unsigned int order,
454                 unsigned int size)
455 {
456         struct kmem_cache_order_objects x = {
457                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size)
458         };
459
460         return x;
461 }
462
463 static inline unsigned int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
464 {
465         return x.x >> OO_SHIFT;
466 }
467
468 static inline unsigned int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
469 {
470         return x.x & OO_MASK;
471 }
472
473 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
474 static void slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
475 {
476         unsigned int nr_slabs;
477
478         s->cpu_partial = nr_objects;
479
480         /*
481          * We take the number of objects but actually limit the number of
482          * slabs on the per cpu partial list, in order to limit excessive
483          * growth of the list. For simplicity we assume that the slabs will
484          * be half-full.
485          */
486         nr_slabs = DIV_ROUND_UP(nr_objects * 2, oo_objects(s->oo));
487         s->cpu_partial_slabs = nr_slabs;
488 }
489 #else
490 static inline void
491 slub_set_cpu_partial(struct kmem_cache *s, unsigned int nr_objects)
492 {
493 }
494 #endif /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
495
496 /*
497  * Per slab locking using the pagelock
498  */
499 static __always_inline void slab_lock(struct slab *slab)
500 {
501         struct page *page = slab_page(slab);
502
503         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
504         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
505 }
506
507 static __always_inline void slab_unlock(struct slab *slab)
508 {
509         struct page *page = slab_page(slab);
510
511         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
512         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
513 }
514
515 /*
516  * Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right), typically
517  * by an _irqsave() lock variant. On PREEMPT_RT the preempt_disable(), which is
518  * part of bit_spin_lock(), is sufficient because the policy is not to allow any
519  * allocation/ free operation in hardirq context. Therefore nothing can
520  * interrupt the operation.
521  */
522 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
523                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
524                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
525                 const char *n)
526 {
527         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH())
528                 lockdep_assert_irqs_disabled();
529 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
530     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
531         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
532                 if (cmpxchg_double(&slab->freelist, &slab->counters,
533                                    freelist_old, counters_old,
534                                    freelist_new, counters_new))
535                         return true;
536         } else
537 #endif
538         {
539                 slab_lock(slab);
540                 if (slab->freelist == freelist_old &&
541                                         slab->counters == counters_old) {
542                         slab->freelist = freelist_new;
543                         slab->counters = counters_new;
544                         slab_unlock(slab);
545                         return true;
546                 }
547                 slab_unlock(slab);
548         }
549
550         cpu_relax();
551         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
552
553 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
554         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
555 #endif
556
557         return false;
558 }
559
560 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
561                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
562                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
563                 const char *n)
564 {
565 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
566     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
567         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
568                 if (cmpxchg_double(&slab->freelist, &slab->counters,
569                                    freelist_old, counters_old,
570                                    freelist_new, counters_new))
571                         return true;
572         } else
573 #endif
574         {
575                 unsigned long flags;
576
577                 local_irq_save(flags);
578                 slab_lock(slab);
579                 if (slab->freelist == freelist_old &&
580                                         slab->counters == counters_old) {
581                         slab->freelist = freelist_new;
582                         slab->counters = counters_new;
583                         slab_unlock(slab);
584                         local_irq_restore(flags);
585                         return true;
586                 }
587                 slab_unlock(slab);
588                 local_irq_restore(flags);
589         }
590
591         cpu_relax();
592         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
593
594 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
595         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
596 #endif
597
598         return false;
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
602 static unsigned long object_map[BITS_TO_LONGS(MAX_OBJS_PER_PAGE)];
603 static DEFINE_SPINLOCK(object_map_lock);
604
605 static void __fill_map(unsigned long *obj_map, struct kmem_cache *s,
606                        struct slab *slab)
607 {
608         void *addr = slab_address(slab);
609         void *p;
610
611         bitmap_zero(obj_map, slab->objects);
612
613         for (p = slab->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
614                 set_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map);
615 }
616
617 #if IS_ENABLED(CONFIG_KUNIT)
618 static bool slab_add_kunit_errors(void)
619 {
620         struct kunit_resource *resource;
621
622         if (!kunit_get_current_test())
623                 return false;
624
625         resource = kunit_find_named_resource(current->kunit_test, "slab_errors");
626         if (!resource)
627                 return false;
628
629         (*(int *)resource->data)++;
630         kunit_put_resource(resource);
631         return true;
632 }
633 #else
634 static inline bool slab_add_kunit_errors(void) { return false; }
635 #endif
636
637 static inline unsigned int size_from_object(struct kmem_cache *s)
638 {
639         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
640                 return s->size - s->red_left_pad;
641
642         return s->size;
643 }
644
645 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
646 {
647         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
648                 p -= s->red_left_pad;
649
650         return p;
651 }
652
653 /*
654  * Debug settings:
655  */
656 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
657 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
658 #else
659 static slab_flags_t slub_debug;
660 #endif
661
662 static char *slub_debug_string;
663 static int disable_higher_order_debug;
664
665 /*
666  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
667  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
668  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
669  * to tell kasan that these accesses are OK.
670  */
671 static inline void metadata_access_enable(void)
672 {
673         kasan_disable_current();
674 }
675
676 static inline void metadata_access_disable(void)
677 {
678         kasan_enable_current();
679 }
680
681 /*
682  * Object debugging
683  */
684
685 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
686 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
687                                 struct slab *slab, void *object)
688 {
689         void *base;
690
691         if (!object)
692                 return 1;
693
694         base = slab_address(slab);
695         object = kasan_reset_tag(object);
696         object = restore_red_left(s, object);
697         if (object < base || object >= base + slab->objects * s->size ||
698                 (object - base) % s->size) {
699                 return 0;
700         }
701
702         return 1;
703 }
704
705 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
706                           unsigned int length)
707 {
708         metadata_access_enable();
709         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS,
710                         16, 1, kasan_reset_tag((void *)addr), length, 1);
711         metadata_access_disable();
712 }
713
714 /*
715  * See comment in calculate_sizes().
716  */
717 static inline bool freeptr_outside_object(struct kmem_cache *s)
718 {
719         return s->offset >= s->inuse;
720 }
721
722 /*
723  * Return offset of the end of info block which is inuse + free pointer if
724  * not overlapping with object.
725  */
726 static inline unsigned int get_info_end(struct kmem_cache *s)
727 {
728         if (freeptr_outside_object(s))
729                 return s->inuse + sizeof(void *);
730         else
731                 return s->inuse;
732 }
733
734 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
735         enum track_item alloc)
736 {
737         struct track *p;
738
739         p = object + get_info_end(s);
740
741         return kasan_reset_tag(p + alloc);
742 }
743
744 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
745 static noinline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
746 {
747         depot_stack_handle_t handle;
748         unsigned long entries[TRACK_ADDRS_COUNT];
749         unsigned int nr_entries;
750
751         nr_entries = stack_trace_save(entries, ARRAY_SIZE(entries), 3);
752         handle = stack_depot_save(entries, nr_entries, GFP_NOWAIT);
753
754         return handle;
755 }
756 #else
757 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void)
758 {
759         return 0;
760 }
761 #endif
762
763 static void set_track_update(struct kmem_cache *s, void *object,
764                              enum track_item alloc, unsigned long addr,
765                              depot_stack_handle_t handle)
766 {
767         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
768
769 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
770         p->handle = handle;
771 #endif
772         p->addr = addr;
773         p->cpu = smp_processor_id();
774         p->pid = current->pid;
775         p->when = jiffies;
776 }
777
778 static __always_inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
779                                       enum track_item alloc, unsigned long addr)
780 {
781         depot_stack_handle_t handle = set_track_prepare();
782
783         set_track_update(s, object, alloc, addr, handle);
784 }
785
786 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
787 {
788         struct track *p;
789
790         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
791                 return;
792
793         p = get_track(s, object, TRACK_ALLOC);
794         memset(p, 0, 2*sizeof(struct track));
795 }
796
797 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
798 {
799         depot_stack_handle_t handle __maybe_unused;
800
801         if (!t->addr)
802                 return;
803
804         pr_err("%s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
805                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
806 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
807         handle = READ_ONCE(t->handle);
808         if (handle)
809                 stack_depot_print(handle);
810         else
811                 pr_err("object allocation/free stack trace missing\n");
812 #endif
813 }
814
815 void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
816 {
817         unsigned long pr_time = jiffies;
818         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
819                 return;
820
821         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
822         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
823 }
824
825 static void print_slab_info(const struct slab *slab)
826 {
827         struct folio *folio = (struct folio *)slab_folio(slab);
828
829         pr_err("Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=%pGp\n",
830                slab, slab->objects, slab->inuse, slab->freelist,
831                folio_flags(folio, 0));
832 }
833
834 /*
835  * kmalloc caches has fixed sizes (mostly power of 2), and kmalloc() API
836  * family will round up the real request size to these fixed ones, so
837  * there could be an extra area than what is requested. Save the original
838  * request size in the meta data area, for better debug and sanity check.
839  */
840 static inline void set_orig_size(struct kmem_cache *s,
841                                 void *object, unsigned int orig_size)
842 {
843         void *p = kasan_reset_tag(object);
844
845         if (!slub_debug_orig_size(s))
846                 return;
847
848 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
849         /*
850          * KASAN could save its free meta data in object's data area at
851          * offset 0, if the size is larger than 'orig_size', it will
852          * overlap the data redzone in [orig_size+1, object_size], and
853          * the check should be skipped.
854          */
855         if (kasan_metadata_size(s, true) > orig_size)
856                 orig_size = s->object_size;
857 #endif
858
859         p += get_info_end(s);
860         p += sizeof(struct track) * 2;
861
862         *(unsigned int *)p = orig_size;
863 }
864
865 static inline unsigned int get_orig_size(struct kmem_cache *s, void *object)
866 {
867         void *p = kasan_reset_tag(object);
868
869         if (!slub_debug_orig_size(s))
870                 return s->object_size;
871
872         p += get_info_end(s);
873         p += sizeof(struct track) * 2;
874
875         return *(unsigned int *)p;
876 }
877
878 void skip_orig_size_check(struct kmem_cache *s, const void *object)
879 {
880         set_orig_size(s, (void *)object, s->object_size);
881 }
882
883 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
884 {
885         struct va_format vaf;
886         va_list args;
887
888         va_start(args, fmt);
889         vaf.fmt = fmt;
890         vaf.va = &args;
891         pr_err("=============================================================================\n");
892         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
893         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
894         va_end(args);
895 }
896
897 __printf(2, 3)
898 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
899 {
900         struct va_format vaf;
901         va_list args;
902
903         if (slab_add_kunit_errors())
904                 return;
905
906         va_start(args, fmt);
907         vaf.fmt = fmt;
908         vaf.va = &args;
909         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
910         va_end(args);
911 }
912
913 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
914 {
915         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
916         u8 *addr = slab_address(slab);
917
918         print_tracking(s, p);
919
920         print_slab_info(slab);
921
922         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
923                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
924
925         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
926                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p - s->red_left_pad,
927                               s->red_left_pad);
928         else if (p > addr + 16)
929                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
930
931         print_section(KERN_ERR,         "Object   ", p,
932                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
933         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
934                 print_section(KERN_ERR, "Redzone  ", p + s->object_size,
935                         s->inuse - s->object_size);
936
937         off = get_info_end(s);
938
939         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
940                 off += 2 * sizeof(struct track);
941
942         if (slub_debug_orig_size(s))
943                 off += sizeof(unsigned int);
944
945         off += kasan_metadata_size(s, false);
946
947         if (off != size_from_object(s))
948                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
949                 print_section(KERN_ERR, "Padding  ", p + off,
950                               size_from_object(s) - off);
951
952         dump_stack();
953 }
954
955 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
956                         u8 *object, char *reason)
957 {
958         if (slab_add_kunit_errors())
959                 return;
960
961         slab_bug(s, "%s", reason);
962         print_trailer(s, slab, object);
963         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
964 }
965
966 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
967                                void **freelist, void *nextfree)
968 {
969         if ((s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) &&
970             !check_valid_pointer(s, slab, nextfree) && freelist) {
971                 object_err(s, slab, *freelist, "Freechain corrupt");
972                 *freelist = NULL;
973                 slab_fix(s, "Isolate corrupted freechain");
974                 return true;
975         }
976
977         return false;
978 }
979
980 static __printf(3, 4) void slab_err(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
981                         const char *fmt, ...)
982 {
983         va_list args;
984         char buf[100];
985
986         if (slab_add_kunit_errors())
987                 return;
988
989         va_start(args, fmt);
990         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
991         va_end(args);
992         slab_bug(s, "%s", buf);
993         print_slab_info(slab);
994         dump_stack();
995         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
996 }
997
998 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
999 {
1000         u8 *p = kasan_reset_tag(object);
1001         unsigned int poison_size = s->object_size;
1002
1003         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1004                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
1005
1006                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1007                         /*
1008                          * Redzone the extra allocated space by kmalloc than
1009                          * requested, and the poison size will be limited to
1010                          * the original request size accordingly.
1011                          */
1012                         poison_size = get_orig_size(s, object);
1013                 }
1014         }
1015
1016         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
1017                 memset(p, POISON_FREE, poison_size - 1);
1018                 p[poison_size - 1] = POISON_END;
1019         }
1020
1021         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
1022                 memset(p + poison_size, val, s->inuse - poison_size);
1023 }
1024
1025 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
1026                                                 void *from, void *to)
1027 {
1028         slab_fix(s, "Restoring %s 0x%p-0x%p=0x%x", message, from, to - 1, data);
1029         memset(from, data, to - from);
1030 }
1031
1032 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1033                         u8 *object, char *what,
1034                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
1035 {
1036         u8 *fault;
1037         u8 *end;
1038         u8 *addr = slab_address(slab);
1039
1040         metadata_access_enable();
1041         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(start), value, bytes);
1042         metadata_access_disable();
1043         if (!fault)
1044                 return 1;
1045
1046         end = start + bytes;
1047         while (end > fault && end[-1] == value)
1048                 end--;
1049
1050         if (slab_add_kunit_errors())
1051                 goto skip_bug_print;
1052
1053         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
1054         pr_err("0x%p-0x%p @offset=%tu. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
1055                                         fault, end - 1, fault - addr,
1056                                         fault[0], value);
1057         print_trailer(s, slab, object);
1058         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
1059
1060 skip_bug_print:
1061         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Object layout:
1067  *
1068  * object address
1069  *      Bytes of the object to be managed.
1070  *      If the freepointer may overlay the object then the free
1071  *      pointer is at the middle of the object.
1072  *
1073  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
1074  *      0xa5 (POISON_END)
1075  *
1076  * object + s->object_size
1077  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
1078  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
1079  *      object_size == inuse.
1080  *
1081  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
1082  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
1083  *
1084  * object + s->inuse
1085  *      Meta data starts here.
1086  *
1087  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
1088  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
1089  *      C. Original request size for kmalloc object (SLAB_STORE_USER enabled)
1090  *      D. Padding to reach required alignment boundary or at minimum
1091  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
1092  *              before the word boundary.
1093  *
1094  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
1095  *
1096  * object + s->size
1097  *      Nothing is used beyond s->size.
1098  *
1099  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
1100  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
1101  * may be used with merged slabcaches.
1102  */
1103
1104 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, u8 *p)
1105 {
1106         unsigned long off = get_info_end(s);    /* The end of info */
1107
1108         if (s->flags & SLAB_STORE_USER) {
1109                 /* We also have user information there */
1110                 off += 2 * sizeof(struct track);
1111
1112                 if (s->flags & SLAB_KMALLOC)
1113                         off += sizeof(unsigned int);
1114         }
1115
1116         off += kasan_metadata_size(s, false);
1117
1118         if (size_from_object(s) == off)
1119                 return 1;
1120
1121         return check_bytes_and_report(s, slab, p, "Object padding",
1122                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
1123 }
1124
1125 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
1126 static void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1127 {
1128         u8 *start;
1129         u8 *fault;
1130         u8 *end;
1131         u8 *pad;
1132         int length;
1133         int remainder;
1134
1135         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
1136                 return;
1137
1138         start = slab_address(slab);
1139         length = slab_size(slab);
1140         end = start + length;
1141         remainder = length % s->size;
1142         if (!remainder)
1143                 return;
1144
1145         pad = end - remainder;
1146         metadata_access_enable();
1147         fault = memchr_inv(kasan_reset_tag(pad), POISON_INUSE, remainder);
1148         metadata_access_disable();
1149         if (!fault)
1150                 return;
1151         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
1152                 end--;
1153
1154         slab_err(s, slab, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p @offset=%tu",
1155                         fault, end - 1, fault - start);
1156         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
1157
1158         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
1159 }
1160
1161 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1162                                         void *object, u8 val)
1163 {
1164         u8 *p = object;
1165         u8 *endobject = object + s->object_size;
1166         unsigned int orig_size;
1167
1168         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1169                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Left Redzone",
1170                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
1171                         return 0;
1172
1173                 if (!check_bytes_and_report(s, slab, object, "Right Redzone",
1174                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
1175                         return 0;
1176
1177                 if (slub_debug_orig_size(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE) {
1178                         orig_size = get_orig_size(s, object);
1179
1180                         if (s->object_size > orig_size  &&
1181                                 !check_bytes_and_report(s, slab, object,
1182                                         "kmalloc Redzone", p + orig_size,
1183                                         val, s->object_size - orig_size)) {
1184                                 return 0;
1185                         }
1186                 }
1187         } else {
1188                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
1189                         check_bytes_and_report(s, slab, p, "Alignment padding",
1190                                 endobject, POISON_INUSE,
1191                                 s->inuse - s->object_size);
1192                 }
1193         }
1194
1195         if (s->flags & SLAB_POISON) {
1196                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
1197                         (!check_bytes_and_report(s, slab, p, "Poison", p,
1198                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
1199                          !check_bytes_and_report(s, slab, p, "End Poison",
1200                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
1201                         return 0;
1202                 /*
1203                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
1204                  */
1205                 check_pad_bytes(s, slab, p);
1206         }
1207
1208         if (!freeptr_outside_object(s) && val == SLUB_RED_ACTIVE)
1209                 /*
1210                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
1211                  * freepointer while object is allocated.
1212                  */
1213                 return 1;
1214
1215         /* Check free pointer validity */
1216         if (!check_valid_pointer(s, slab, get_freepointer(s, p))) {
1217                 object_err(s, slab, p, "Freepointer corrupt");
1218                 /*
1219                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
1220                  * of the free objects in this slab. May cause
1221                  * another error because the object count is now wrong.
1222                  */
1223                 set_freepointer(s, p, NULL);
1224                 return 0;
1225         }
1226         return 1;
1227 }
1228
1229 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1230 {
1231         int maxobj;
1232
1233         if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1234                 slab_err(s, slab, "Not a valid slab page");
1235                 return 0;
1236         }
1237
1238         maxobj = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1239         if (slab->objects > maxobj) {
1240                 slab_err(s, slab, "objects %u > max %u",
1241                         slab->objects, maxobj);
1242                 return 0;
1243         }
1244         if (slab->inuse > slab->objects) {
1245                 slab_err(s, slab, "inuse %u > max %u",
1246                         slab->inuse, slab->objects);
1247                 return 0;
1248         }
1249         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
1250         slab_pad_check(s, slab);
1251         return 1;
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Determine if a certain object in a slab is on the freelist. Must hold the
1256  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
1257  */
1258 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *search)
1259 {
1260         int nr = 0;
1261         void *fp;
1262         void *object = NULL;
1263         int max_objects;
1264
1265         fp = slab->freelist;
1266         while (fp && nr <= slab->objects) {
1267                 if (fp == search)
1268                         return 1;
1269                 if (!check_valid_pointer(s, slab, fp)) {
1270                         if (object) {
1271                                 object_err(s, slab, object,
1272                                         "Freechain corrupt");
1273                                 set_freepointer(s, object, NULL);
1274                         } else {
1275                                 slab_err(s, slab, "Freepointer corrupt");
1276                                 slab->freelist = NULL;
1277                                 slab->inuse = slab->objects;
1278                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
1279                                 return 0;
1280                         }
1281                         break;
1282                 }
1283                 object = fp;
1284                 fp = get_freepointer(s, object);
1285                 nr++;
1286         }
1287
1288         max_objects = order_objects(slab_order(slab), s->size);
1289         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1290                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
1291
1292         if (slab->objects != max_objects) {
1293                 slab_err(s, slab, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
1294                          slab->objects, max_objects);
1295                 slab->objects = max_objects;
1296                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted");
1297         }
1298         if (slab->inuse != slab->objects - nr) {
1299                 slab_err(s, slab, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1300                          slab->inuse, slab->objects - nr);
1301                 slab->inuse = slab->objects - nr;
1302                 slab_fix(s, "Object count adjusted");
1303         }
1304         return search == NULL;
1305 }
1306
1307 static void trace(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *object,
1308                                                                 int alloc)
1309 {
1310         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1311                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1312                         s->name,
1313                         alloc ? "alloc" : "free",
1314                         object, slab->inuse,
1315                         slab->freelist);
1316
1317                 if (!alloc)
1318                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1319                                         s->object_size);
1320
1321                 dump_stack();
1322         }
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1327  */
1328 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1329         struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1330 {
1331         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1332                 return;
1333
1334         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1335         list_add(&slab->slab_list, &n->full);
1336 }
1337
1338 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab)
1339 {
1340         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1341                 return;
1342
1343         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1344         list_del(&slab->slab_list);
1345 }
1346
1347 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1348 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1349 {
1350         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1351
1352         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1353 }
1354
1355 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1356 {
1357         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1358 }
1359
1360 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1361 {
1362         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1363
1364         /*
1365          * May be called early in order to allocate a slab for the
1366          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1367          * dilemma by deferring the increment of the count during
1368          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1369          */
1370         if (likely(n)) {
1371                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1372                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1373         }
1374 }
1375 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1376 {
1377         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1378
1379         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1380         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1381 }
1382
1383 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1384 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object)
1385 {
1386         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON))
1387                 return;
1388
1389         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1390         init_tracking(s, object);
1391 }
1392
1393 static
1394 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr)
1395 {
1396         if (!kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_POISON))
1397                 return;
1398
1399         metadata_access_enable();
1400         memset(kasan_reset_tag(addr), POISON_INUSE, slab_size(slab));
1401         metadata_access_disable();
1402 }
1403
1404 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1405                                         struct slab *slab, void *object)
1406 {
1407         if (!check_slab(s, slab))
1408                 return 0;
1409
1410         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1411                 object_err(s, slab, object, "Freelist Pointer check fails");
1412                 return 0;
1413         }
1414
1415         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1416                 return 0;
1417
1418         return 1;
1419 }
1420
1421 static noinline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1422                         struct slab *slab, void *object, int orig_size)
1423 {
1424         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1425                 if (!alloc_consistency_checks(s, slab, object))
1426                         goto bad;
1427         }
1428
1429         /* Success. Perform special debug activities for allocs */
1430         trace(s, slab, object, 1);
1431         set_orig_size(s, object, orig_size);
1432         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1433         return true;
1434
1435 bad:
1436         if (folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1437                 /*
1438                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1439                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1440                  * as used avoids touching the remaining objects.
1441                  */
1442                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1443                 slab->inuse = slab->objects;
1444                 slab->freelist = NULL;
1445         }
1446         return false;
1447 }
1448
1449 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1450                 struct slab *slab, void *object, unsigned long addr)
1451 {
1452         if (!check_valid_pointer(s, slab, object)) {
1453                 slab_err(s, slab, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1454                 return 0;
1455         }
1456
1457         if (on_freelist(s, slab, object)) {
1458                 object_err(s, slab, object, "Object already free");
1459                 return 0;
1460         }
1461
1462         if (!check_object(s, slab, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1463                 return 0;
1464
1465         if (unlikely(s != slab->slab_cache)) {
1466                 if (!folio_test_slab(slab_folio(slab))) {
1467                         slab_err(s, slab, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1468                                  object);
1469                 } else if (!slab->slab_cache) {
1470                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1471                                object);
1472                         dump_stack();
1473                 } else
1474                         object_err(s, slab, object,
1475                                         "page slab pointer corrupt.");
1476                 return 0;
1477         }
1478         return 1;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Parse a block of slub_debug options. Blocks are delimited by ';'
1483  *
1484  * @str:    start of block
1485  * @flags:  returns parsed flags, or DEBUG_DEFAULT_FLAGS if none specified
1486  * @slabs:  return start of list of slabs, or NULL when there's no list
1487  * @init:   assume this is initial parsing and not per-kmem-create parsing
1488  *
1489  * returns the start of next block if there's any, or NULL
1490  */
1491 static char *
1492 parse_slub_debug_flags(char *str, slab_flags_t *flags, char **slabs, bool init)
1493 {
1494         bool higher_order_disable = false;
1495
1496         /* Skip any completely empty blocks */
1497         while (*str && *str == ';')
1498                 str++;
1499
1500         if (*str == ',') {
1501                 /*
1502                  * No options but restriction on slabs. This means full
1503                  * debugging for slabs matching a pattern.
1504                  */
1505                 *flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1506                 goto check_slabs;
1507         }
1508         *flags = 0;
1509
1510         /* Determine which debug features should be switched on */
1511         for (; *str && *str != ',' && *str != ';'; str++) {
1512                 switch (tolower(*str)) {
1513                 case '-':
1514                         *flags = 0;
1515                         break;
1516                 case 'f':
1517                         *flags |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1518                         break;
1519                 case 'z':
1520                         *flags |= SLAB_RED_ZONE;
1521                         break;
1522                 case 'p':
1523                         *flags |= SLAB_POISON;
1524                         break;
1525                 case 'u':
1526                         *flags |= SLAB_STORE_USER;
1527                         break;
1528                 case 't':
1529                         *flags |= SLAB_TRACE;
1530                         break;
1531                 case 'a':
1532                         *flags |= SLAB_FAILSLAB;
1533                         break;
1534                 case 'o':
1535                         /*
1536                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1537                          * order would increase as a result.
1538                          */
1539                         higher_order_disable = true;
1540                         break;
1541                 default:
1542                         if (init)
1543                                 pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n", *str);
1544                 }
1545         }
1546 check_slabs:
1547         if (*str == ',')
1548                 *slabs = ++str;
1549         else
1550                 *slabs = NULL;
1551
1552         /* Skip over the slab list */
1553         while (*str && *str != ';')
1554                 str++;
1555
1556         /* Skip any completely empty blocks */
1557         while (*str && *str == ';')
1558                 str++;
1559
1560         if (init && higher_order_disable)
1561                 disable_higher_order_debug = 1;
1562
1563         if (*str)
1564                 return str;
1565         else
1566                 return NULL;
1567 }
1568
1569 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1570 {
1571         slab_flags_t flags;
1572         slab_flags_t global_flags;
1573         char *saved_str;
1574         char *slab_list;
1575         bool global_slub_debug_changed = false;
1576         bool slab_list_specified = false;
1577
1578         global_flags = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1579         if (*str++ != '=' || !*str)
1580                 /*
1581                  * No options specified. Switch on full debugging.
1582                  */
1583                 goto out;
1584
1585         saved_str = str;
1586         while (str) {
1587                 str = parse_slub_debug_flags(str, &flags, &slab_list, true);
1588
1589                 if (!slab_list) {
1590                         global_flags = flags;
1591                         global_slub_debug_changed = true;
1592                 } else {
1593                         slab_list_specified = true;
1594                         if (flags & SLAB_STORE_USER)
1595                                 stack_depot_request_early_init();
1596                 }
1597         }
1598
1599         /*
1600          * For backwards compatibility, a single list of flags with list of
1601          * slabs means debugging is only changed for those slabs, so the global
1602          * slub_debug should be unchanged (0 or DEBUG_DEFAULT_FLAGS, depending
1603          * on CONFIG_SLUB_DEBUG_ON). We can extended that to multiple lists as
1604          * long as there is no option specifying flags without a slab list.
1605          */
1606         if (slab_list_specified) {
1607                 if (!global_slub_debug_changed)
1608                         global_flags = slub_debug;
1609                 slub_debug_string = saved_str;
1610         }
1611 out:
1612         slub_debug = global_flags;
1613         if (slub_debug & SLAB_STORE_USER)
1614                 stack_depot_request_early_init();
1615         if (slub_debug != 0 || slub_debug_string)
1616                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
1617         else
1618                 static_branch_disable(&slub_debug_enabled);
1619         if ((static_branch_unlikely(&init_on_alloc) ||
1620              static_branch_unlikely(&init_on_free)) &&
1621             (slub_debug & SLAB_POISON))
1622                 pr_info("mem auto-init: SLAB_POISON will take precedence over init_on_alloc/init_on_free\n");
1623         return 1;
1624 }
1625
1626 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1627
1628 /*
1629  * kmem_cache_flags - apply debugging options to the cache
1630  * @object_size:        the size of an object without meta data
1631  * @flags:              flags to set
1632  * @name:               name of the cache
1633  *
1634  * Debug option(s) are applied to @flags. In addition to the debug
1635  * option(s), if a slab name (or multiple) is specified i.e.
1636  * slub_debug=<Debug-Options>,<slab name1>,<slab name2> ...
1637  * then only the select slabs will receive the debug option(s).
1638  */
1639 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1640         slab_flags_t flags, const char *name)
1641 {
1642         char *iter;
1643         size_t len;
1644         char *next_block;
1645         slab_flags_t block_flags;
1646         slab_flags_t slub_debug_local = slub_debug;
1647
1648         if (flags & SLAB_NO_USER_FLAGS)
1649                 return flags;
1650
1651         /*
1652          * If the slab cache is for debugging (e.g. kmemleak) then
1653          * don't store user (stack trace) information by default,
1654          * but let the user enable it via the command line below.
1655          */
1656         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1657                 slub_debug_local &= ~SLAB_STORE_USER;
1658
1659         len = strlen(name);
1660         next_block = slub_debug_string;
1661         /* Go through all blocks of debug options, see if any matches our slab's name */
1662         while (next_block) {
1663                 next_block = parse_slub_debug_flags(next_block, &block_flags, &iter, false);
1664                 if (!iter)
1665                         continue;
1666                 /* Found a block that has a slab list, search it */
1667                 while (*iter) {
1668                         char *end, *glob;
1669                         size_t cmplen;
1670
1671                         end = strchrnul(iter, ',');
1672                         if (next_block && next_block < end)
1673                                 end = next_block - 1;
1674
1675                         glob = strnchr(iter, end - iter, '*');
1676                         if (glob)
1677                                 cmplen = glob - iter;
1678                         else
1679                                 cmplen = max_t(size_t, len, (end - iter));
1680
1681                         if (!strncmp(name, iter, cmplen)) {
1682                                 flags |= block_flags;
1683                                 return flags;
1684                         }
1685
1686                         if (!*end || *end == ';')
1687                                 break;
1688                         iter = end + 1;
1689                 }
1690         }
1691
1692         return flags | slub_debug_local;
1693 }
1694 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1695 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, void *object) {}
1696 static inline
1697 void setup_slab_debug(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, void *addr) {}
1698
1699 static inline bool alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1700         struct slab *slab, void *object, int orig_size) { return true; }
1701
1702 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1703         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
1704         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle) { return true; }
1705
1706 static inline void slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct slab *slab) {}
1707 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1708                         void *object, u8 val) { return 1; }
1709 static inline depot_stack_handle_t set_track_prepare(void) { return 0; }
1710 static inline void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
1711                              enum track_item alloc, unsigned long addr) {}
1712 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1713                                         struct slab *slab) {}
1714 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1715                                         struct slab *slab) {}
1716 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1717         slab_flags_t flags, const char *name)
1718 {
1719         return flags;
1720 }
1721 #define slub_debug 0
1722
1723 #define disable_higher_order_debug 0
1724
1725 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1726                                                         { return 0; }
1727 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1728                                                         { return 0; }
1729 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1730                                                         int objects) {}
1731 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1732                                                         int objects) {}
1733
1734 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
1735 static bool freelist_corrupted(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1736                                void **freelist, void *nextfree)
1737 {
1738         return false;
1739 }
1740 #endif
1741 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1742
1743 /*
1744  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1745  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1746  */
1747 static __always_inline bool slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
1748                                                 void *x, bool init)
1749 {
1750         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1751         kmsan_slab_free(s, x);
1752
1753         debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1754
1755         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1756                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1757
1758         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
1759         if (!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1760                 __kcsan_check_access(x, s->object_size,
1761                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
1762
1763         /*
1764          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1765          * kasan_slab_free and initialization memset's must be
1766          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1767          *
1768          * The initialization memset's clear the object and the metadata,
1769          * but don't touch the SLAB redzone.
1770          */
1771         if (init) {
1772                 int rsize;
1773
1774                 if (!kasan_has_integrated_init())
1775                         memset(kasan_reset_tag(x), 0, s->object_size);
1776                 rsize = (s->flags & SLAB_RED_ZONE) ? s->red_left_pad : 0;
1777                 memset((char *)kasan_reset_tag(x) + s->inuse, 0,
1778                        s->size - s->inuse - rsize);
1779         }
1780         /* KASAN might put x into memory quarantine, delaying its reuse. */
1781         return kasan_slab_free(s, x, init);
1782 }
1783
1784 static inline bool slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1785                                            void **head, void **tail,
1786                                            int *cnt)
1787 {
1788
1789         void *object;
1790         void *next = *head;
1791         void *old_tail = *tail ? *tail : *head;
1792
1793         if (is_kfence_address(next)) {
1794                 slab_free_hook(s, next, false);
1795                 return true;
1796         }
1797
1798         /* Head and tail of the reconstructed freelist */
1799         *head = NULL;
1800         *tail = NULL;
1801
1802         do {
1803                 object = next;
1804                 next = get_freepointer(s, object);
1805
1806                 /* If object's reuse doesn't have to be delayed */
1807                 if (!slab_free_hook(s, object, slab_want_init_on_free(s))) {
1808                         /* Move object to the new freelist */
1809                         set_freepointer(s, object, *head);
1810                         *head = object;
1811                         if (!*tail)
1812                                 *tail = object;
1813                 } else {
1814                         /*
1815                          * Adjust the reconstructed freelist depth
1816                          * accordingly if object's reuse is delayed.
1817                          */
1818                         --(*cnt);
1819                 }
1820         } while (object != old_tail);
1821
1822         if (*head == *tail)
1823                 *tail = NULL;
1824
1825         return *head != NULL;
1826 }
1827
1828 static void *setup_object(struct kmem_cache *s, void *object)
1829 {
1830         setup_object_debug(s, object);
1831         object = kasan_init_slab_obj(s, object);
1832         if (unlikely(s->ctor)) {
1833                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1834                 s->ctor(object);
1835                 kasan_poison_object_data(s, object);
1836         }
1837         return object;
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Slab allocation and freeing
1842  */
1843 static inline struct slab *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1844                 struct kmem_cache_order_objects oo)
1845 {
1846         struct folio *folio;
1847         struct slab *slab;
1848         unsigned int order = oo_order(oo);
1849
1850         if (node == NUMA_NO_NODE)
1851                 folio = (struct folio *)alloc_pages(flags, order);
1852         else
1853                 folio = (struct folio *)__alloc_pages_node(node, flags, order);
1854
1855         if (!folio)
1856                 return NULL;
1857
1858         slab = folio_slab(folio);
1859         __folio_set_slab(folio);
1860         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1861         smp_wmb();
1862         if (folio_is_pfmemalloc(folio))
1863                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1864
1865         return slab;
1866 }
1867
1868 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1869 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1870 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1871 {
1872         unsigned int count = oo_objects(s->oo);
1873         int err;
1874
1875         /* Bailout if already initialised */
1876         if (s->random_seq)
1877                 return 0;
1878
1879         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1880         if (err) {
1881                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1882                         s->name);
1883                 return err;
1884         }
1885
1886         /* Transform to an offset on the set of pages */
1887         if (s->random_seq) {
1888                 unsigned int i;
1889
1890                 for (i = 0; i < count; i++)
1891                         s->random_seq[i] *= s->size;
1892         }
1893         return 0;
1894 }
1895
1896 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1897 static void __init init_freelist_randomization(void)
1898 {
1899         struct kmem_cache *s;
1900
1901         mutex_lock(&slab_mutex);
1902
1903         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1904                 init_cache_random_seq(s);
1905
1906         mutex_unlock(&slab_mutex);
1907 }
1908
1909 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1910 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
1911                                 unsigned long *pos, void *start,
1912                                 unsigned long page_limit,
1913                                 unsigned long freelist_count)
1914 {
1915         unsigned int idx;
1916
1917         /*
1918          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1919          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1920          */
1921         do {
1922                 idx = s->random_seq[*pos];
1923                 *pos += 1;
1924                 if (*pos >= freelist_count)
1925                         *pos = 0;
1926         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1927
1928         return (char *)start + idx;
1929 }
1930
1931 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1932 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1933 {
1934         void *start;
1935         void *cur;
1936         void *next;
1937         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1938
1939         if (slab->objects < 2 || !s->random_seq)
1940                 return false;
1941
1942         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1943         pos = get_random_u32_below(freelist_count);
1944
1945         page_limit = slab->objects * s->size;
1946         start = fixup_red_left(s, slab_address(slab));
1947
1948         /* First entry is used as the base of the freelist */
1949         cur = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1950                                 freelist_count);
1951         cur = setup_object(s, cur);
1952         slab->freelist = cur;
1953
1954         for (idx = 1; idx < slab->objects; idx++) {
1955                 next = next_freelist_entry(s, slab, &pos, start, page_limit,
1956                         freelist_count);
1957                 next = setup_object(s, next);
1958                 set_freepointer(s, cur, next);
1959                 cur = next;
1960         }
1961         set_freepointer(s, cur, NULL);
1962
1963         return true;
1964 }
1965 #else
1966 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1967 {
1968         return 0;
1969 }
1970 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1971 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
1972 {
1973         return false;
1974 }
1975 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1976
1977 static struct slab *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1978 {
1979         struct slab *slab;
1980         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1981         gfp_t alloc_gfp;
1982         void *start, *p, *next;
1983         int idx;
1984         bool shuffle;
1985
1986         flags &= gfp_allowed_mask;
1987
1988         flags |= s->allocflags;
1989
1990         /*
1991          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1992          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1993          */
1994         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1995         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1996                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_RECLAIM;
1997
1998         slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1999         if (unlikely(!slab)) {
2000                 oo = s->min;
2001                 alloc_gfp = flags;
2002                 /*
2003                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
2004                  * Try a lower order alloc if possible
2005                  */
2006                 slab = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
2007                 if (unlikely(!slab))
2008                         return NULL;
2009                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
2010         }
2011
2012         slab->objects = oo_objects(oo);
2013         slab->inuse = 0;
2014         slab->frozen = 0;
2015
2016         account_slab(slab, oo_order(oo), s, flags);
2017
2018         slab->slab_cache = s;
2019
2020         kasan_poison_slab(slab);
2021
2022         start = slab_address(slab);
2023
2024         setup_slab_debug(s, slab, start);
2025
2026         shuffle = shuffle_freelist(s, slab);
2027
2028         if (!shuffle) {
2029                 start = fixup_red_left(s, start);
2030                 start = setup_object(s, start);
2031                 slab->freelist = start;
2032                 for (idx = 0, p = start; idx < slab->objects - 1; idx++) {
2033                         next = p + s->size;
2034                         next = setup_object(s, next);
2035                         set_freepointer(s, p, next);
2036                         p = next;
2037                 }
2038                 set_freepointer(s, p, NULL);
2039         }
2040
2041         return slab;
2042 }
2043
2044 static struct slab *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
2045 {
2046         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2047                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2048
2049         WARN_ON_ONCE(s->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2050
2051         return allocate_slab(s,
2052                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
2053 }
2054
2055 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2056 {
2057         struct folio *folio = slab_folio(slab);
2058         int order = folio_order(folio);
2059         int pages = 1 << order;
2060
2061         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
2062         folio->mapping = NULL;
2063         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
2064         smp_wmb();
2065         __folio_clear_slab(folio);
2066         if (current->reclaim_state)
2067                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
2068         unaccount_slab(slab, order, s);
2069         __free_pages(&folio->page, order);
2070 }
2071
2072 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
2073 {
2074         struct slab *slab = container_of(h, struct slab, rcu_head);
2075
2076         __free_slab(slab->slab_cache, slab);
2077 }
2078
2079 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2080 {
2081         if (kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)) {
2082                 void *p;
2083
2084                 slab_pad_check(s, slab);
2085                 for_each_object(p, s, slab_address(slab), slab->objects)
2086                         check_object(s, slab, p, SLUB_RED_INACTIVE);
2087         }
2088
2089         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2090                 call_rcu(&slab->rcu_head, rcu_free_slab);
2091         else
2092                 __free_slab(s, slab);
2093 }
2094
2095 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
2096 {
2097         dec_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
2098         free_slab(s, slab);
2099 }
2100
2101 /*
2102  * Management of partially allocated slabs.
2103  */
2104 static inline void
2105 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int tail)
2106 {
2107         n->nr_partial++;
2108         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
2109                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->partial);
2110         else
2111                 list_add(&slab->slab_list, &n->partial);
2112 }
2113
2114 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
2115                                 struct slab *slab, int tail)
2116 {
2117         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2118         __add_partial(n, slab, tail);
2119 }
2120
2121 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
2122                                         struct slab *slab)
2123 {
2124         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2125         list_del(&slab->slab_list);
2126         n->nr_partial--;
2127 }
2128
2129 /*
2130  * Called only for kmem_cache_debug() caches instead of acquire_slab(), with a
2131  * slab from the n->partial list. Remove only a single object from the slab, do
2132  * the alloc_debug_processing() checks and leave the slab on the list, or move
2133  * it to full list if it was the last free object.
2134  */
2135 static void *alloc_single_from_partial(struct kmem_cache *s,
2136                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab, int orig_size)
2137 {
2138         void *object;
2139
2140         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2141
2142         object = slab->freelist;
2143         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2144         slab->inuse++;
2145
2146         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size)) {
2147                 remove_partial(n, slab);
2148                 return NULL;
2149         }
2150
2151         if (slab->inuse == slab->objects) {
2152                 remove_partial(n, slab);
2153                 add_full(s, n, slab);
2154         }
2155
2156         return object;
2157 }
2158
2159 /*
2160  * Called only for kmem_cache_debug() caches to allocate from a freshly
2161  * allocated slab. Allocate a single object instead of whole freelist
2162  * and put the slab to the partial (or full) list.
2163  */
2164 static void *alloc_single_from_new_slab(struct kmem_cache *s,
2165                                         struct slab *slab, int orig_size)
2166 {
2167         int nid = slab_nid(slab);
2168         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, nid);
2169         unsigned long flags;
2170         void *object;
2171
2172
2173         object = slab->freelist;
2174         slab->freelist = get_freepointer(s, object);
2175         slab->inuse = 1;
2176
2177         if (!alloc_debug_processing(s, slab, object, orig_size))
2178                 /*
2179                  * It's not really expected that this would fail on a
2180                  * freshly allocated slab, but a concurrent memory
2181                  * corruption in theory could cause that.
2182                  */
2183                 return NULL;
2184
2185         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2186
2187         if (slab->inuse == slab->objects)
2188                 add_full(s, n, slab);
2189         else
2190                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2191
2192         inc_slabs_node(s, nid, slab->objects);
2193         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2194
2195         return object;
2196 }
2197
2198 /*
2199  * Remove slab from the partial list, freeze it and
2200  * return the pointer to the freelist.
2201  *
2202  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
2203  */
2204 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
2205                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2206                 int mode)
2207 {
2208         void *freelist;
2209         unsigned long counters;
2210         struct slab new;
2211
2212         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
2213
2214         /*
2215          * Zap the freelist and set the frozen bit.
2216          * The old freelist is the list of objects for the
2217          * per cpu allocation list.
2218          */
2219         freelist = slab->freelist;
2220         counters = slab->counters;
2221         new.counters = counters;
2222         if (mode) {
2223                 new.inuse = slab->objects;
2224                 new.freelist = NULL;
2225         } else {
2226                 new.freelist = freelist;
2227         }
2228
2229         VM_BUG_ON(new.frozen);
2230         new.frozen = 1;
2231
2232         if (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
2233                         freelist, counters,
2234                         new.freelist, new.counters,
2235                         "acquire_slab"))
2236                 return NULL;
2237
2238         remove_partial(n, slab);
2239         WARN_ON(!freelist);
2240         return freelist;
2241 }
2242
2243 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2244 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain);
2245 #else
2246 static inline void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2247                                    int drain) { }
2248 #endif
2249 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags);
2250
2251 /*
2252  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
2253  */
2254 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2255                               struct partial_context *pc)
2256 {
2257         struct slab *slab, *slab2;
2258         void *object = NULL;
2259         unsigned long flags;
2260         unsigned int partial_slabs = 0;
2261
2262         /*
2263          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
2264          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
2265          * partial slab and there is none available then get_partial()
2266          * will return NULL.
2267          */
2268         if (!n || !n->nr_partial)
2269                 return NULL;
2270
2271         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2272         list_for_each_entry_safe(slab, slab2, &n->partial, slab_list) {
2273                 void *t;
2274
2275                 if (!pfmemalloc_match(slab, pc->flags))
2276                         continue;
2277
2278                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
2279                         object = alloc_single_from_partial(s, n, slab,
2280                                                         pc->orig_size);
2281                         if (object)
2282                                 break;
2283                         continue;
2284                 }
2285
2286                 t = acquire_slab(s, n, slab, object == NULL);
2287                 if (!t)
2288                         break;
2289
2290                 if (!object) {
2291                         *pc->slab = slab;
2292                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2293                         object = t;
2294                 } else {
2295                         put_cpu_partial(s, slab, 0);
2296                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
2297                         partial_slabs++;
2298                 }
2299 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2300                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
2301                         || partial_slabs > s->cpu_partial_slabs / 2)
2302                         break;
2303 #else
2304                 break;
2305 #endif
2306
2307         }
2308         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2309         return object;
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Get a slab from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
2314  */
2315 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, struct partial_context *pc)
2316 {
2317 #ifdef CONFIG_NUMA
2318         struct zonelist *zonelist;
2319         struct zoneref *z;
2320         struct zone *zone;
2321         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(pc->flags);
2322         void *object;
2323         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2324
2325         /*
2326          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
2327          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
2328          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
2329          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
2330          *
2331          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
2332          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
2333          * may return off node objects because partial slabs are obtained
2334          * from other nodes and filled up.
2335          *
2336          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
2337          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
2338          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
2339          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
2340          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
2341          * with available objects.
2342          */
2343         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
2344                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
2345                 return NULL;
2346
2347         do {
2348                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2349                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), pc->flags);
2350                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
2351                         struct kmem_cache_node *n;
2352
2353                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
2354
2355                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, pc->flags) &&
2356                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
2357                                 object = get_partial_node(s, n, pc);
2358                                 if (object) {
2359                                         /*
2360                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
2361                                          * here - if mems_allowed was updated in
2362                                          * parallel, that was a harmless race
2363                                          * between allocation and the cpuset
2364                                          * update
2365                                          */
2366                                         return object;
2367                                 }
2368                         }
2369                 }
2370         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
2371 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2372         return NULL;
2373 }
2374
2375 /*
2376  * Get a partial slab, lock it and return it.
2377  */
2378 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, int node, struct partial_context *pc)
2379 {
2380         void *object;
2381         int searchnode = node;
2382
2383         if (node == NUMA_NO_NODE)
2384                 searchnode = numa_mem_id();
2385
2386         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), pc);
2387         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
2388                 return object;
2389
2390         return get_any_partial(s, pc);
2391 }
2392
2393 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
2394
2395 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2396 /*
2397  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguation
2398  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
2399  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
2400  */
2401 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
2402 #else
2403 /*
2404  * No preemption supported therefore also no need to check for
2405  * different cpus.
2406  */
2407 #define TID_STEP 1
2408 #endif /* CONFIG_PREEMPTION */
2409
2410 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
2411 {
2412         return tid + TID_STEP;
2413 }
2414
2415 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2416 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
2417 {
2418         return tid % TID_STEP;
2419 }
2420
2421 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
2422 {
2423         return tid / TID_STEP;
2424 }
2425 #endif
2426
2427 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
2428 {
2429         return cpu;
2430 }
2431
2432 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
2433                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
2434 {
2435 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
2436         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2437
2438         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
2439
2440 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
2441         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
2442                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
2443                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
2444         else
2445 #endif
2446         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
2447                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
2448                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
2449         else
2450                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
2451                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
2452 #endif
2453         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
2454 }
2455
2456 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2457 {
2458         int cpu;
2459         struct kmem_cache_cpu *c;
2460
2461         for_each_possible_cpu(cpu) {
2462                 c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2463                 local_lock_init(&c->lock);
2464                 c->tid = init_tid(cpu);
2465         }
2466 }
2467
2468 /*
2469  * Finishes removing the cpu slab. Merges cpu's freelist with slab's freelist,
2470  * unfreezes the slabs and puts it on the proper list.
2471  * Assumes the slab has been already safely taken away from kmem_cache_cpu
2472  * by the caller.
2473  */
2474 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
2475                             void *freelist)
2476 {
2477         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FREE, M_FULL_NOLIST };
2478         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
2479         int free_delta = 0;
2480         enum slab_modes mode = M_NONE;
2481         void *nextfree, *freelist_iter, *freelist_tail;
2482         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2483         unsigned long flags = 0;
2484         struct slab new;
2485         struct slab old;
2486
2487         if (slab->freelist) {
2488                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2489                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2490         }
2491
2492         /*
2493          * Stage one: Count the objects on cpu's freelist as free_delta and
2494          * remember the last object in freelist_tail for later splicing.
2495          */
2496         freelist_tail = NULL;
2497         freelist_iter = freelist;
2498         while (freelist_iter) {
2499                 nextfree = get_freepointer(s, freelist_iter);
2500
2501                 /*
2502                  * If 'nextfree' is invalid, it is possible that the object at
2503                  * 'freelist_iter' is already corrupted.  So isolate all objects
2504                  * starting at 'freelist_iter' by skipping them.
2505                  */
2506                 if (freelist_corrupted(s, slab, &freelist_iter, nextfree))
2507                         break;
2508
2509                 freelist_tail = freelist_iter;
2510                 free_delta++;
2511
2512                 freelist_iter = nextfree;
2513         }
2514
2515         /*
2516          * Stage two: Unfreeze the slab while splicing the per-cpu
2517          * freelist to the head of slab's freelist.
2518          *
2519          * Ensure that the slab is unfrozen while the list presence
2520          * reflects the actual number of objects during unfreeze.
2521          *
2522          * We first perform cmpxchg holding lock and insert to list
2523          * when it succeed. If there is mismatch then the slab is not
2524          * unfrozen and number of objects in the slab may have changed.
2525          * Then release lock and retry cmpxchg again.
2526          */
2527 redo:
2528
2529         old.freelist = READ_ONCE(slab->freelist);
2530         old.counters = READ_ONCE(slab->counters);
2531         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2532
2533         /* Determine target state of the slab */
2534         new.counters = old.counters;
2535         if (freelist_tail) {
2536                 new.inuse -= free_delta;
2537                 set_freepointer(s, freelist_tail, old.freelist);
2538                 new.freelist = freelist;
2539         } else
2540                 new.freelist = old.freelist;
2541
2542         new.frozen = 0;
2543
2544         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial) {
2545                 mode = M_FREE;
2546         } else if (new.freelist) {
2547                 mode = M_PARTIAL;
2548                 /*
2549                  * Taking the spinlock removes the possibility that
2550                  * acquire_slab() will see a slab that is frozen
2551                  */
2552                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2553         } else {
2554                 mode = M_FULL_NOLIST;
2555         }
2556
2557
2558         if (!cmpxchg_double_slab(s, slab,
2559                                 old.freelist, old.counters,
2560                                 new.freelist, new.counters,
2561                                 "unfreezing slab")) {
2562                 if (mode == M_PARTIAL)
2563                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2564                 goto redo;
2565         }
2566
2567
2568         if (mode == M_PARTIAL) {
2569                 add_partial(n, slab, tail);
2570                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2571                 stat(s, tail);
2572         } else if (mode == M_FREE) {
2573                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2574                 discard_slab(s, slab);
2575                 stat(s, FREE_SLAB);
2576         } else if (mode == M_FULL_NOLIST) {
2577                 stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2578         }
2579 }
2580
2581 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2582 static void __unfreeze_partials(struct kmem_cache *s, struct slab *partial_slab)
2583 {
2584         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2585         struct slab *slab, *slab_to_discard = NULL;
2586         unsigned long flags = 0;
2587
2588         while (partial_slab) {
2589                 struct slab new;
2590                 struct slab old;
2591
2592                 slab = partial_slab;
2593                 partial_slab = slab->next;
2594
2595                 n2 = get_node(s, slab_nid(slab));
2596                 if (n != n2) {
2597                         if (n)
2598                                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2599
2600                         n = n2;
2601                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2602                 }
2603
2604                 do {
2605
2606                         old.freelist = slab->freelist;
2607                         old.counters = slab->counters;
2608                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2609
2610                         new.counters = old.counters;
2611                         new.freelist = old.freelist;
2612
2613                         new.frozen = 0;
2614
2615                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
2616                                 old.freelist, old.counters,
2617                                 new.freelist, new.counters,
2618                                 "unfreezing slab"));
2619
2620                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2621                         slab->next = slab_to_discard;
2622                         slab_to_discard = slab;
2623                 } else {
2624                         add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2625                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2626                 }
2627         }
2628
2629         if (n)
2630                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2631
2632         while (slab_to_discard) {
2633                 slab = slab_to_discard;
2634                 slab_to_discard = slab_to_discard->next;
2635
2636                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2637                 discard_slab(s, slab);
2638                 stat(s, FREE_SLAB);
2639         }
2640 }
2641
2642 /*
2643  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2644  */
2645 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
2646 {
2647         struct slab *partial_slab;
2648         unsigned long flags;
2649
2650         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2651         partial_slab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2652         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, NULL);
2653         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2654
2655         if (partial_slab)
2656                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2657 }
2658
2659 static void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2660                                   struct kmem_cache_cpu *c)
2661 {
2662         struct slab *partial_slab;
2663
2664         partial_slab = slub_percpu_partial(c);
2665         c->partial = NULL;
2666
2667         if (partial_slab)
2668                 __unfreeze_partials(s, partial_slab);
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Put a slab that was just frozen (in __slab_free|get_partial_node) into a
2673  * partial slab slot if available.
2674  *
2675  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2676  * per node partial list.
2677  */
2678 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct slab *slab, int drain)
2679 {
2680         struct slab *oldslab;
2681         struct slab *slab_to_unfreeze = NULL;
2682         unsigned long flags;
2683         int slabs = 0;
2684
2685         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2686
2687         oldslab = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2688
2689         if (oldslab) {
2690                 if (drain && oldslab->slabs >= s->cpu_partial_slabs) {
2691                         /*
2692                          * Partial array is full. Move the existing set to the
2693                          * per node partial list. Postpone the actual unfreezing
2694                          * outside of the critical section.
2695                          */
2696                         slab_to_unfreeze = oldslab;
2697                         oldslab = NULL;
2698                 } else {
2699                         slabs = oldslab->slabs;
2700                 }
2701         }
2702
2703         slabs++;
2704
2705         slab->slabs = slabs;
2706         slab->next = oldslab;
2707
2708         this_cpu_write(s->cpu_slab->partial, slab);
2709
2710         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2711
2712         if (slab_to_unfreeze) {
2713                 __unfreeze_partials(s, slab_to_unfreeze);
2714                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2715         }
2716 }
2717
2718 #else   /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2719
2720 static inline void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s) { }
2721 static inline void unfreeze_partials_cpu(struct kmem_cache *s,
2722                                   struct kmem_cache_cpu *c) { }
2723
2724 #endif  /* CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL */
2725
2726 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2727 {
2728         unsigned long flags;
2729         struct slab *slab;
2730         void *freelist;
2731
2732         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
2733
2734         slab = c->slab;
2735         freelist = c->freelist;
2736
2737         c->slab = NULL;
2738         c->freelist = NULL;
2739         c->tid = next_tid(c->tid);
2740
2741         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
2742
2743         if (slab) {
2744                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2745                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2746         }
2747 }
2748
2749 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2750 {
2751         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2752         void *freelist = c->freelist;
2753         struct slab *slab = c->slab;
2754
2755         c->slab = NULL;
2756         c->freelist = NULL;
2757         c->tid = next_tid(c->tid);
2758
2759         if (slab) {
2760                 deactivate_slab(s, slab, freelist);
2761                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2762         }
2763
2764         unfreeze_partials_cpu(s, c);
2765 }
2766
2767 struct slub_flush_work {
2768         struct work_struct work;
2769         struct kmem_cache *s;
2770         bool skip;
2771 };
2772
2773 /*
2774  * Flush cpu slab.
2775  *
2776  * Called from CPU work handler with migration disabled.
2777  */
2778 static void flush_cpu_slab(struct work_struct *w)
2779 {
2780         struct kmem_cache *s;
2781         struct kmem_cache_cpu *c;
2782         struct slub_flush_work *sfw;
2783
2784         sfw = container_of(w, struct slub_flush_work, work);
2785
2786         s = sfw->s;
2787         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2788
2789         if (c->slab)
2790                 flush_slab(s, c);
2791
2792         unfreeze_partials(s);
2793 }
2794
2795 static bool has_cpu_slab(int cpu, struct kmem_cache *s)
2796 {
2797         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2798
2799         return c->slab || slub_percpu_partial(c);
2800 }
2801
2802 static DEFINE_MUTEX(flush_lock);
2803 static DEFINE_PER_CPU(struct slub_flush_work, slub_flush);
2804
2805 static void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s)
2806 {
2807         struct slub_flush_work *sfw;
2808         unsigned int cpu;
2809
2810         lockdep_assert_cpus_held();
2811         mutex_lock(&flush_lock);
2812
2813         for_each_online_cpu(cpu) {
2814                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2815                 if (!has_cpu_slab(cpu, s)) {
2816                         sfw->skip = true;
2817                         continue;
2818                 }
2819                 INIT_WORK(&sfw->work, flush_cpu_slab);
2820                 sfw->skip = false;
2821                 sfw->s = s;
2822                 queue_work_on(cpu, flushwq, &sfw->work);
2823         }
2824
2825         for_each_online_cpu(cpu) {
2826                 sfw = &per_cpu(slub_flush, cpu);
2827                 if (sfw->skip)
2828                         continue;
2829                 flush_work(&sfw->work);
2830         }
2831
2832         mutex_unlock(&flush_lock);
2833 }
2834
2835 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2836 {
2837         cpus_read_lock();
2838         flush_all_cpus_locked(s);
2839         cpus_read_unlock();
2840 }
2841
2842 /*
2843  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2844  * necessary.
2845  */
2846 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2847 {
2848         struct kmem_cache *s;
2849
2850         mutex_lock(&slab_mutex);
2851         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2852                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2853         mutex_unlock(&slab_mutex);
2854         return 0;
2855 }
2856
2857 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
2858 static inline void flush_all_cpus_locked(struct kmem_cache *s) { }
2859 static inline void flush_all(struct kmem_cache *s) { }
2860 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu) { }
2861 static inline int slub_cpu_dead(unsigned int cpu) { return 0; }
2862 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
2863
2864 /*
2865  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2866  * locality expectations.
2867  */
2868 static inline int node_match(struct slab *slab, int node)
2869 {
2870 #ifdef CONFIG_NUMA
2871         if (node != NUMA_NO_NODE && slab_nid(slab) != node)
2872                 return 0;
2873 #endif
2874         return 1;
2875 }
2876
2877 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2878 static int count_free(struct slab *slab)
2879 {
2880         return slab->objects - slab->inuse;
2881 }
2882
2883 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2884 {
2885         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2886 }
2887
2888 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
2889 static inline bool free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
2890         struct slab *slab, void *head, void *tail, int *bulk_cnt,
2891         unsigned long addr, depot_stack_handle_t handle)
2892 {
2893         bool checks_ok = false;
2894         void *object = head;
2895         int cnt = 0;
2896
2897         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2898                 if (!check_slab(s, slab))
2899                         goto out;
2900         }
2901
2902         if (slab->inuse < *bulk_cnt) {
2903                 slab_err(s, slab, "Slab has %d allocated objects but %d are to be freed\n",
2904                          slab->inuse, *bulk_cnt);
2905                 goto out;
2906         }
2907
2908 next_object:
2909
2910         if (++cnt > *bulk_cnt)
2911                 goto out_cnt;
2912
2913         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
2914                 if (!free_consistency_checks(s, slab, object, addr))
2915                         goto out;
2916         }
2917
2918         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
2919                 set_track_update(s, object, TRACK_FREE, addr, handle);
2920         trace(s, slab, object, 0);
2921         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
2922         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
2923
2924         /* Reached end of constructed freelist yet? */
2925         if (object != tail) {
2926                 object = get_freepointer(s, object);
2927                 goto next_object;
2928         }
2929         checks_ok = true;
2930
2931 out_cnt:
2932         if (cnt != *bulk_cnt) {
2933                 slab_err(s, slab, "Bulk free expected %d objects but found %d\n",
2934                          *bulk_cnt, cnt);
2935                 *bulk_cnt = cnt;
2936         }
2937
2938 out:
2939
2940         if (!checks_ok)
2941                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
2942
2943         return checks_ok;
2944 }
2945 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2946
2947 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(SLAB_SUPPORTS_SYSFS)
2948 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2949                                         int (*get_count)(struct slab *))
2950 {
2951         unsigned long flags;
2952         unsigned long x = 0;
2953         struct slab *slab;
2954
2955         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2956         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
2957                 x += get_count(slab);
2958         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2959         return x;
2960 }
2961 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
2962
2963 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2964 static noinline void
2965 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2966 {
2967         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2968                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2969         int node;
2970         struct kmem_cache_node *n;
2971
2972         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2973                 return;
2974
2975         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2976                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2977         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %u, min order: %u\n",
2978                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2979                 oo_order(s->min));
2980
2981         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2982                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2983                         s->name);
2984
2985         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2986                 unsigned long nr_slabs;
2987                 unsigned long nr_objs;
2988                 unsigned long nr_free;
2989
2990                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2991                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2992                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2993
2994                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2995                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2996         }
2997 }
2998 #else /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2999 static inline void
3000 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid) { }
3001 #endif
3002
3003 static inline bool pfmemalloc_match(struct slab *slab, gfp_t gfpflags)
3004 {
3005         if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab)))
3006                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
3007
3008         return true;
3009 }
3010
3011 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3012 /*
3013  * Check the slab->freelist and either transfer the freelist to the
3014  * per cpu freelist or deactivate the slab.
3015  *
3016  * The slab is still frozen if the return value is not NULL.
3017  *
3018  * If this function returns NULL then the slab has been unfrozen.
3019  */
3020 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct slab *slab)
3021 {
3022         struct slab new;
3023         unsigned long counters;
3024         void *freelist;
3025
3026         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3027
3028         do {
3029                 freelist = slab->freelist;
3030                 counters = slab->counters;
3031
3032                 new.counters = counters;
3033                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
3034
3035                 new.inuse = slab->objects;
3036                 new.frozen = freelist != NULL;
3037
3038         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, slab,
3039                 freelist, counters,
3040                 NULL, new.counters,
3041                 "get_freelist"));
3042
3043         return freelist;
3044 }
3045
3046 /*
3047  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
3048  * debugging duties.
3049  *
3050  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
3051  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
3052  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
3053  *
3054  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
3055  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
3056  * rest of the freelist to the lockless freelist.
3057  *
3058  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
3059  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
3060  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
3061  *
3062  * Version of __slab_alloc to use when we know that preemption is
3063  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
3064  */
3065 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3066                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3067 {
3068         void *freelist;
3069         struct slab *slab;
3070         unsigned long flags;
3071         struct partial_context pc;
3072
3073         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
3074
3075 reread_slab:
3076
3077         slab = READ_ONCE(c->slab);
3078         if (!slab) {
3079                 /*
3080                  * if the node is not online or has no normal memory, just
3081                  * ignore the node constraint
3082                  */
3083                 if (unlikely(node != NUMA_NO_NODE &&
3084                              !node_isset(node, slab_nodes)))
3085                         node = NUMA_NO_NODE;
3086                 goto new_slab;
3087         }
3088 redo:
3089
3090         if (unlikely(!node_match(slab, node))) {
3091                 /*
3092                  * same as above but node_match() being false already
3093                  * implies node != NUMA_NO_NODE
3094                  */
3095                 if (!node_isset(node, slab_nodes)) {
3096                         node = NUMA_NO_NODE;
3097                 } else {
3098                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
3099                         goto deactivate_slab;
3100                 }
3101         }
3102
3103         /*
3104          * By rights, we should be searching for a slab page that was
3105          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
3106          * information when the page leaves the per-cpu allocator
3107          */
3108         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags)))
3109                 goto deactivate_slab;
3110
3111         /* must check again c->slab in case we got preempted and it changed */
3112         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3113         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3114                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3115                 goto reread_slab;
3116         }
3117         freelist = c->freelist;
3118         if (freelist)
3119                 goto load_freelist;
3120
3121         freelist = get_freelist(s, slab);
3122
3123         if (!freelist) {
3124                 c->slab = NULL;
3125                 c->tid = next_tid(c->tid);
3126                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3127                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
3128                 goto new_slab;
3129         }
3130
3131         stat(s, ALLOC_REFILL);
3132
3133 load_freelist:
3134
3135         lockdep_assert_held(this_cpu_ptr(&s->cpu_slab->lock));
3136
3137         /*
3138          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
3139          * slab is pointing to the slab from which the objects are obtained.
3140          * That slab must be frozen for per cpu allocations to work.
3141          */
3142         VM_BUG_ON(!c->slab->frozen);
3143         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
3144         c->tid = next_tid(c->tid);
3145         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3146         return freelist;
3147
3148 deactivate_slab:
3149
3150         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3151         if (slab != c->slab) {
3152                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3153                 goto reread_slab;
3154         }
3155         freelist = c->freelist;
3156         c->slab = NULL;
3157         c->freelist = NULL;
3158         c->tid = next_tid(c->tid);
3159         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3160         deactivate_slab(s, slab, freelist);
3161
3162 new_slab:
3163
3164         if (slub_percpu_partial(c)) {
3165                 local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3166                 if (unlikely(c->slab)) {
3167                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3168                         goto reread_slab;
3169                 }
3170                 if (unlikely(!slub_percpu_partial(c))) {
3171                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3172                         /* we were preempted and partial list got empty */
3173                         goto new_objects;
3174                 }
3175
3176                 slab = c->slab = slub_percpu_partial(c);
3177                 slub_set_percpu_partial(c, slab);
3178                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3179                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
3180                 goto redo;
3181         }
3182
3183 new_objects:
3184
3185         pc.flags = gfpflags;
3186         pc.slab = &slab;
3187         pc.orig_size = orig_size;
3188         freelist = get_partial(s, node, &pc);
3189         if (freelist)
3190                 goto check_new_slab;
3191
3192         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3193         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3194         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3195
3196         if (unlikely(!slab)) {
3197                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3198                 return NULL;
3199         }
3200
3201         stat(s, ALLOC_SLAB);
3202
3203         if (kmem_cache_debug(s)) {
3204                 freelist = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3205
3206                 if (unlikely(!freelist))
3207                         goto new_objects;
3208
3209                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3210                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3211
3212                 return freelist;
3213         }
3214
3215         /*
3216          * No other reference to the slab yet so we can
3217          * muck around with it freely without cmpxchg
3218          */
3219         freelist = slab->freelist;
3220         slab->freelist = NULL;
3221         slab->inuse = slab->objects;
3222         slab->frozen = 1;
3223
3224         inc_slabs_node(s, slab_nid(slab), slab->objects);
3225
3226 check_new_slab:
3227
3228         if (kmem_cache_debug(s)) {
3229                 /*
3230                  * For debug caches here we had to go through
3231                  * alloc_single_from_partial() so just store the tracking info
3232                  * and return the object
3233                  */
3234                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3235                         set_track(s, freelist, TRACK_ALLOC, addr);
3236
3237                 return freelist;
3238         }
3239
3240         if (unlikely(!pfmemalloc_match(slab, gfpflags))) {
3241                 /*
3242                  * For !pfmemalloc_match() case we don't load freelist so that
3243                  * we don't make further mismatched allocations easier.
3244                  */
3245                 deactivate_slab(s, slab, get_freepointer(s, freelist));
3246                 return freelist;
3247         }
3248
3249 retry_load_slab:
3250
3251         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, flags);
3252         if (unlikely(c->slab)) {
3253                 void *flush_freelist = c->freelist;
3254                 struct slab *flush_slab = c->slab;
3255
3256                 c->slab = NULL;
3257                 c->freelist = NULL;
3258                 c->tid = next_tid(c->tid);
3259
3260                 local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, flags);
3261
3262                 deactivate_slab(s, flush_slab, flush_freelist);
3263
3264                 stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
3265
3266                 goto retry_load_slab;
3267         }
3268         c->slab = slab;
3269
3270         goto load_freelist;
3271 }
3272
3273 /*
3274  * A wrapper for ___slab_alloc() for contexts where preemption is not yet
3275  * disabled. Compensates for possible cpu changes by refetching the per cpu area
3276  * pointer.
3277  */
3278 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
3279                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c, unsigned int orig_size)
3280 {
3281         void *p;
3282
3283 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3284         /*
3285          * We may have been preempted and rescheduled on a different
3286          * cpu before disabling preemption. Need to reload cpu area
3287          * pointer.
3288          */
3289         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3290 #endif
3291
3292         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3293 #ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
3294         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3295 #endif
3296         return p;
3297 }
3298
3299 static __always_inline void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3300                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3301 {
3302         struct kmem_cache_cpu *c;
3303         struct slab *slab;
3304         unsigned long tid;
3305         void *object;
3306
3307 redo:
3308         /*
3309          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
3310          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
3311          * reading from one cpu area. That does not matter as long
3312          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
3313          *
3314          * We must guarantee that tid and kmem_cache_cpu are retrieved on the
3315          * same cpu. We read first the kmem_cache_cpu pointer and use it to read
3316          * the tid. If we are preempted and switched to another cpu between the
3317          * two reads, it's OK as the two are still associated with the same cpu
3318          * and cmpxchg later will validate the cpu.
3319          */
3320         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3321         tid = READ_ONCE(c->tid);
3322
3323         /*
3324          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
3325          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
3326          * on c to guarantee that object and slab associated with previous tid
3327          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
3328          * slab could be one associated with next tid and our alloc/free
3329          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
3330          */
3331         barrier();
3332
3333         /*
3334          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
3335          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
3336          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
3337          * linked list in between.
3338          */
3339
3340         object = c->freelist;
3341         slab = c->slab;
3342
3343         if (!USE_LOCKLESS_FAST_PATH() ||
3344             unlikely(!object || !slab || !node_match(slab, node))) {
3345                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, orig_size);
3346         } else {
3347                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
3348
3349                 /*
3350                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
3351                  * operation and if we are on the right processor.
3352                  *
3353                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
3354                  * semantics!)
3355                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
3356                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
3357                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
3358                  *
3359                  * Since this is without lock semantics the protection is only
3360                  * against code executing on this cpu *not* from access by
3361                  * other cpus.
3362                  */
3363                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3364                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3365                                 object, tid,
3366                                 next_object, next_tid(tid)))) {
3367
3368                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
3369                         goto redo;
3370                 }
3371                 prefetch_freepointer(s, next_object);
3372                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
3373         }
3374
3375         return object;
3376 }
3377 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3378 static void *__slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
3379                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3380 {
3381         struct partial_context pc;
3382         struct slab *slab;
3383         void *object;
3384
3385         pc.flags = gfpflags;
3386         pc.slab = &slab;
3387         pc.orig_size = orig_size;
3388         object = get_partial(s, node, &pc);
3389
3390         if (object)
3391                 return object;
3392
3393         slab = new_slab(s, gfpflags, node);
3394         if (unlikely(!slab)) {
3395                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
3396                 return NULL;
3397         }
3398
3399         object = alloc_single_from_new_slab(s, slab, orig_size);
3400
3401         return object;
3402 }
3403 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3404
3405 /*
3406  * If the object has been wiped upon free, make sure it's fully initialized by
3407  * zeroing out freelist pointer.
3408  */
3409 static __always_inline void maybe_wipe_obj_freeptr(struct kmem_cache *s,
3410                                                    void *obj)
3411 {
3412         if (unlikely(slab_want_init_on_free(s)) && obj)
3413                 memset((void *)((char *)kasan_reset_tag(obj) + s->offset),
3414                         0, sizeof(void *));
3415 }
3416
3417 /*
3418  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
3419  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
3420  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
3421  *
3422  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
3423  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
3424  *
3425  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
3426  */
3427 static __fastpath_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3428                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr, size_t orig_size)
3429 {
3430         void *object;
3431         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3432         bool init = false;
3433
3434         s = slab_pre_alloc_hook(s, lru, &objcg, 1, gfpflags);
3435         if (!s)
3436                 return NULL;
3437
3438         object = kfence_alloc(s, orig_size, gfpflags);
3439         if (unlikely(object))
3440                 goto out;
3441
3442         object = __slab_alloc_node(s, gfpflags, node, addr, orig_size);
3443
3444         maybe_wipe_obj_freeptr(s, object);
3445         init = slab_want_init_on_alloc(gfpflags, s);
3446
3447 out:
3448         /*
3449          * When init equals 'true', like for kzalloc() family, only
3450          * @orig_size bytes might be zeroed instead of s->object_size
3451          */
3452         slab_post_alloc_hook(s, objcg, gfpflags, 1, &object, init, orig_size);
3453
3454         return object;
3455 }
3456
3457 static __fastpath_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3458                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr, size_t orig_size)
3459 {
3460         return slab_alloc_node(s, lru, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr, orig_size);
3461 }
3462
3463 static __fastpath_inline
3464 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3465                              gfp_t gfpflags)
3466 {
3467         void *ret = slab_alloc(s, lru, gfpflags, _RET_IP_, s->object_size);
3468
3469         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, NUMA_NO_NODE);
3470
3471         return ret;
3472 }
3473
3474 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
3475 {
3476         return __kmem_cache_alloc_lru(s, NULL, gfpflags);
3477 }
3478 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3479
3480 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
3481                            gfp_t gfpflags)
3482 {
3483         return __kmem_cache_alloc_lru(s, lru, gfpflags);
3484 }
3485 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3486
3487 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
3488                               int node, size_t orig_size,
3489                               unsigned long caller)
3490 {
3491         return slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node,
3492                                caller, orig_size);
3493 }
3494
3495 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
3496 {
3497         void *ret = slab_alloc_node(s, NULL, gfpflags, node, _RET_IP_, s->object_size);
3498
3499         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s, gfpflags, node);
3500
3501         return ret;
3502 }
3503 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3504
3505 static noinline void free_to_partial_list(
3506         struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3507         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
3508         unsigned long addr)
3509 {
3510         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, slab_nid(slab));
3511         struct slab *slab_free = NULL;
3512         int cnt = bulk_cnt;
3513         unsigned long flags;
3514         depot_stack_handle_t handle = 0;
3515
3516         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
3517                 handle = set_track_prepare();
3518
3519         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3520
3521         if (free_debug_processing(s, slab, head, tail, &cnt, addr, handle)) {
3522                 void *prior = slab->freelist;
3523
3524                 /* Perform the actual freeing while we still hold the locks */
3525                 slab->inuse -= cnt;
3526                 set_freepointer(s, tail, prior);
3527                 slab->freelist = head;
3528
3529                 /*
3530                  * If the slab is empty, and node's partial list is full,
3531                  * it should be discarded anyway no matter it's on full or
3532                  * partial list.
3533                  */
3534                 if (slab->inuse == 0 && n->nr_partial >= s->min_partial)
3535                         slab_free = slab;
3536
3537                 if (!prior) {
3538                         /* was on full list */
3539                         remove_full(s, n, slab);
3540                         if (!slab_free) {
3541                                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3542                                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3543                         }
3544                 } else if (slab_free) {
3545                         remove_partial(n, slab);
3546                         stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3547                 }
3548         }
3549
3550         if (slab_free) {
3551                 /*
3552                  * Update the counters while still holding n->list_lock to
3553                  * prevent spurious validation warnings
3554                  */
3555                 dec_slabs_node(s, slab_nid(slab_free), slab_free->objects);
3556         }
3557
3558         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3559
3560         if (slab_free) {
3561                 stat(s, FREE_SLAB);
3562                 free_slab(s, slab_free);
3563         }
3564 }
3565
3566 /*
3567  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
3568  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
3569  *
3570  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
3571  * lock and free the item. If there is no additional partial slab
3572  * handling required then we can return immediately.
3573  */
3574 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3575                         void *head, void *tail, int cnt,
3576                         unsigned long addr)
3577
3578 {
3579         void *prior;
3580         int was_frozen;
3581         struct slab new;
3582         unsigned long counters;
3583         struct kmem_cache_node *n = NULL;
3584         unsigned long flags;
3585
3586         stat(s, FREE_SLOWPATH);
3587
3588         if (kfence_free(head))
3589                 return;
3590
3591         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) || kmem_cache_debug(s)) {
3592                 free_to_partial_list(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3593                 return;
3594         }
3595
3596         do {
3597                 if (unlikely(n)) {
3598                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3599                         n = NULL;
3600                 }
3601                 prior = slab->freelist;
3602                 counters = slab->counters;
3603                 set_freepointer(s, tail, prior);
3604                 new.counters = counters;
3605                 was_frozen = new.frozen;
3606                 new.inuse -= cnt;
3607                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
3608
3609                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
3610
3611                                 /*
3612                                  * Slab was on no list before and will be
3613                                  * partially empty
3614                                  * We can defer the list move and instead
3615                                  * freeze it.
3616                                  */
3617                                 new.frozen = 1;
3618
3619                         } else { /* Needs to be taken off a list */
3620
3621                                 n = get_node(s, slab_nid(slab));
3622                                 /*
3623                                  * Speculatively acquire the list_lock.
3624                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
3625                                  * drop the list_lock without any processing.
3626                                  *
3627                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
3628                                  * other processors updating the list of slabs.
3629                                  */
3630                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3631
3632                         }
3633                 }
3634
3635         } while (!cmpxchg_double_slab(s, slab,
3636                 prior, counters,
3637                 head, new.counters,
3638                 "__slab_free"));
3639
3640         if (likely(!n)) {
3641
3642                 if (likely(was_frozen)) {
3643                         /*
3644                          * The list lock was not taken therefore no list
3645                          * activity can be necessary.
3646                          */
3647                         stat(s, FREE_FROZEN);
3648                 } else if (new.frozen) {
3649                         /*
3650                          * If we just froze the slab then put it onto the
3651                          * per cpu partial list.
3652                          */
3653                         put_cpu_partial(s, slab, 1);
3654                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
3655                 }
3656
3657                 return;
3658         }
3659
3660         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
3661                 goto slab_empty;
3662
3663         /*
3664          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
3665          * then add it.
3666          */
3667         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
3668                 remove_full(s, n, slab);
3669                 add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_TAIL);
3670                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
3671         }
3672         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3673         return;
3674
3675 slab_empty:
3676         if (prior) {
3677                 /*
3678                  * Slab on the partial list.
3679                  */
3680                 remove_partial(n, slab);
3681                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
3682         } else {
3683                 /* Slab must be on the full list */
3684                 remove_full(s, n, slab);
3685         }
3686
3687         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3688         stat(s, FREE_SLAB);
3689         discard_slab(s, slab);
3690 }
3691
3692 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3693 /*
3694  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
3695  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
3696  *
3697  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
3698  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
3699  * the item before.
3700  *
3701  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
3702  * with all sorts of special processing.
3703  *
3704  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
3705  * same slab) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
3706  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
3707  */
3708 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3709                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3710                                 int cnt, unsigned long addr)
3711 {
3712         void *tail_obj = tail ? : head;
3713         struct kmem_cache_cpu *c;
3714         unsigned long tid;
3715         void **freelist;
3716
3717 redo:
3718         /*
3719          * Determine the currently cpus per cpu slab.
3720          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
3721          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
3722          * during the cmpxchg then the free will succeed.
3723          */
3724         c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3725         tid = READ_ONCE(c->tid);
3726
3727         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
3728         barrier();
3729
3730         if (unlikely(slab != c->slab)) {
3731                 __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3732                 return;
3733         }
3734
3735         if (USE_LOCKLESS_FAST_PATH()) {
3736                 freelist = READ_ONCE(c->freelist);
3737
3738                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3739
3740                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
3741                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
3742                                 freelist, tid,
3743                                 head, next_tid(tid)))) {
3744
3745                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
3746                         goto redo;
3747                 }
3748         } else {
3749                 /* Update the free list under the local lock */
3750                 local_lock(&s->cpu_slab->lock);
3751                 c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3752                 if (unlikely(slab != c->slab)) {
3753                         local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3754                         goto redo;
3755                 }
3756                 tid = c->tid;
3757                 freelist = c->freelist;
3758
3759                 set_freepointer(s, tail_obj, freelist);
3760                 c->freelist = head;
3761                 c->tid = next_tid(tid);
3762
3763                 local_unlock(&s->cpu_slab->lock);
3764         }
3765         stat(s, FREE_FASTPATH);
3766 }
3767 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3768 static void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
3769                                 struct slab *slab, void *head, void *tail,
3770                                 int cnt, unsigned long addr)
3771 {
3772         void *tail_obj = tail ? : head;
3773
3774         __slab_free(s, slab, head, tail_obj, cnt, addr);
3775 }
3776 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
3777
3778 static __fastpath_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
3779                                       void *head, void *tail, void **p, int cnt,
3780                                       unsigned long addr)
3781 {
3782         memcg_slab_free_hook(s, slab, p, cnt);
3783         /*
3784          * With KASAN enabled slab_free_freelist_hook modifies the freelist
3785          * to remove objects, whose reuse must be delayed.
3786          */
3787         if (slab_free_freelist_hook(s, &head, &tail, &cnt))
3788                 do_slab_free(s, slab, head, tail, cnt, addr);
3789 }
3790
3791 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
3792 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
3793 {
3794         do_slab_free(cache, virt_to_slab(x), x, NULL, 1, addr);
3795 }
3796 #endif
3797
3798 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x, unsigned long caller)
3799 {
3800         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, caller);
3801 }
3802
3803 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
3804 {
3805         s = cache_from_obj(s, x);
3806         if (!s)
3807                 return;
3808         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x, s);
3809         slab_free(s, virt_to_slab(x), x, NULL, &x, 1, _RET_IP_);
3810 }
3811 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3812
3813 struct detached_freelist {
3814         struct slab *slab;
3815         void *tail;
3816         void *freelist;
3817         int cnt;
3818         struct kmem_cache *s;
3819 };
3820
3821 /*
3822  * This function progressively scans the array with free objects (with
3823  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3824  * slab.  It builds a detached freelist directly within the given
3825  * slab/objects.  This can happen without any need for
3826  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3827  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3828  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3829  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3830  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3831  * to performance reasons.
3832  */
3833 static inline
3834 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3835                             void **p, struct detached_freelist *df)
3836 {
3837         int lookahead = 3;
3838         void *object;
3839         struct folio *folio;
3840         size_t same;
3841
3842         object = p[--size];
3843         folio = virt_to_folio(object);
3844         if (!s) {
3845                 /* Handle kalloc'ed objects */
3846                 if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
3847                         free_large_kmalloc(folio, object);
3848                         df->slab = NULL;
3849                         return size;
3850                 }
3851                 /* Derive kmem_cache from object */
3852                 df->slab = folio_slab(folio);
3853                 df->s = df->slab->slab_cache;
3854         } else {
3855                 df->slab = folio_slab(folio);
3856                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3857         }
3858
3859         /* Start new detached freelist */
3860         df->tail = object;
3861         df->freelist = object;
3862         df->cnt = 1;
3863
3864         if (is_kfence_address(object))
3865                 return size;
3866
3867         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3868
3869         same = size;
3870         while (size) {
3871                 object = p[--size];
3872                 /* df->slab is always set at this point */
3873                 if (df->slab == virt_to_slab(object)) {
3874                         /* Opportunity build freelist */
3875                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3876                         df->freelist = object;
3877                         df->cnt++;
3878                         same--;
3879                         if (size != same)
3880                                 swap(p[size], p[same]);
3881                         continue;
3882                 }
3883
3884                 /* Limit look ahead search */
3885                 if (!--lookahead)
3886                         break;
3887         }
3888
3889         return same;
3890 }
3891
3892 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3893 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3894 {
3895         if (!size)
3896                 return;
3897
3898         do {
3899                 struct detached_freelist df;
3900
3901                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3902                 if (!df.slab)
3903                         continue;
3904
3905                 slab_free(df.s, df.slab, df.freelist, df.tail, &p[size], df.cnt,
3906                           _RET_IP_);
3907         } while (likely(size));
3908 }
3909 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3910
3911 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
3912 static inline int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3913                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
3914 {
3915         struct kmem_cache_cpu *c;
3916         unsigned long irqflags;
3917         int i;
3918
3919         /*
3920          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3921          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3922          * handlers invoking normal fastpath.
3923          */
3924         c = slub_get_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3925         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3926
3927         for (i = 0; i < size; i++) {
3928                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3929
3930                 if (unlikely(object)) {
3931                         p[i] = object;
3932                         continue;
3933                 }
3934
3935                 object = c->freelist;
3936                 if (unlikely(!object)) {
3937                         /*
3938                          * We may have removed an object from c->freelist using
3939                          * the fastpath in the previous iteration; in that case,
3940                          * c->tid has not been bumped yet.
3941                          * Since ___slab_alloc() may reenable interrupts while
3942                          * allocating memory, we should bump c->tid now.
3943                          */
3944                         c->tid = next_tid(c->tid);
3945
3946                         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3947
3948                         /*
3949                          * Invoking slow path likely have side-effect
3950                          * of re-populating per CPU c->freelist
3951                          */
3952                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3953                                             _RET_IP_, c, s->object_size);
3954                         if (unlikely(!p[i]))
3955                                 goto error;
3956
3957                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3958                         maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3959
3960                         local_lock_irqsave(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3961
3962                         continue; /* goto for-loop */
3963                 }
3964                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3965                 p[i] = object;
3966                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
3967         }
3968         c->tid = next_tid(c->tid);
3969         local_unlock_irqrestore(&s->cpu_slab->lock, irqflags);
3970         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3971
3972         return i;
3973
3974 error:
3975         slub_put_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3976         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
3977         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3978         return 0;
3979
3980 }
3981 #else /* CONFIG_SLUB_TINY */
3982 static int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3983                         size_t size, void **p, struct obj_cgroup *objcg)
3984 {
3985         int i;
3986
3987         for (i = 0; i < size; i++) {
3988                 void *object = kfence_alloc(s, s->object_size, flags);
3989
3990                 if (unlikely(object)) {
3991                         p[i] = object;
3992                         continue;
3993                 }
3994
3995                 p[i] = __slab_alloc_node(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3996                                          _RET_IP_, s->object_size);
3997                 if (unlikely(!p[i]))
3998                         goto error;
3999
4000                 maybe_wipe_obj_freeptr(s, p[i]);
4001         }
4002
4003         return i;
4004
4005 error:
4006         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
4007         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
4008         return 0;
4009 }
4010 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4011
4012 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
4013 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
4014                           void **p)
4015 {
4016         int i;
4017         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
4018
4019         if (!size)
4020                 return 0;
4021
4022         /* memcg and kmem_cache debug support */
4023         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
4024         if (unlikely(!s))
4025                 return 0;
4026
4027         i = __kmem_cache_alloc_bulk(s, flags, size, p, objcg);
4028
4029         /*
4030          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
4031          * Done outside of the IRQ disabled fastpath loop.
4032          */
4033         if (i != 0)
4034                 slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
4035                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
4036         return i;
4037 }
4038 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
4039
4040
4041 /*
4042  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
4043  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
4044  * get the required alignment by putting one properly sized object after
4045  * another.
4046  *
4047  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
4048  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
4049  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
4050  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
4051  * locking overhead.
4052  */
4053
4054 /*
4055  * Minimum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
4056  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
4057  * and increases the number of allocations possible without having to
4058  * take the list_lock.
4059  */
4060 static unsigned int slub_min_order;
4061 static unsigned int slub_max_order =
4062         IS_ENABLED(CONFIG_SLUB_TINY) ? 1 : PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4063 static unsigned int slub_min_objects;
4064
4065 /*
4066  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
4067  *
4068  * The order of allocation has significant impact on performance and other
4069  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
4070  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
4071  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
4072  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
4073  * would be wasted.
4074  *
4075  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
4076  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
4077  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
4078  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
4079  *
4080  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
4081  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
4082  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
4083  * of space in favor of a small page order.
4084  *
4085  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
4086  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
4087  * requested a higher minimum order then we start with that one instead of
4088  * the smallest order which will fit the object.
4089  */
4090 static inline unsigned int calc_slab_order(unsigned int size,
4091                 unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
4092                 unsigned int fract_leftover)
4093 {
4094         unsigned int min_order = slub_min_order;
4095         unsigned int order;
4096
4097         if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
4098                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
4099
4100         for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
4101                         order <= max_order; order++) {
4102
4103                 unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
4104                 unsigned int rem;
4105
4106                 rem = slab_size % size;
4107
4108                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
4109                         break;
4110         }
4111
4112         return order;
4113 }
4114
4115 static inline int calculate_order(unsigned int size)
4116 {
4117         unsigned int order;
4118         unsigned int min_objects;
4119         unsigned int max_objects;
4120         unsigned int nr_cpus;
4121
4122         /*
4123          * Attempt to find best configuration for a slab. This
4124          * works by first attempting to generate a layout with
4125          * the best configuration and backing off gradually.
4126          *
4127          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
4128          * we reduce the minimum objects required in a slab.
4129          */
4130         min_objects = slub_min_objects;
4131         if (!min_objects) {
4132                 /*
4133                  * Some architectures will only update present cpus when
4134                  * onlining them, so don't trust the number if it's just 1. But
4135                  * we also don't want to use nr_cpu_ids always, as on some other
4136                  * architectures, there can be many possible cpus, but never
4137                  * onlined. Here we compromise between trying to avoid too high
4138                  * order on systems that appear larger than they are, and too
4139                  * low order on systems that appear smaller than they are.
4140                  */
4141                 nr_cpus = num_present_cpus();
4142                 if (nr_cpus <= 1)
4143                         nr_cpus = nr_cpu_ids;
4144                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpus) + 1);
4145         }
4146         max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
4147         min_objects = min(min_objects, max_objects);
4148
4149         while (min_objects > 1) {
4150                 unsigned int fraction;
4151
4152                 fraction = 16;
4153                 while (fraction >= 4) {
4154                         order = calc_slab_order(size, min_objects,
4155                                         slub_max_order, fraction);
4156                         if (order <= slub_max_order)
4157                                 return order;
4158                         fraction /= 2;
4159                 }
4160                 min_objects--;
4161         }
4162
4163         /*
4164          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
4165          * lets see if we can place a single object there.
4166          */
4167         order = calc_slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
4168         if (order <= slub_max_order)
4169                 return order;
4170
4171         /*
4172          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
4173          */
4174         order = calc_slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
4175         if (order < MAX_ORDER)
4176                 return order;
4177         return -ENOSYS;
4178 }
4179
4180 static void
4181 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
4182 {
4183         n->nr_partial = 0;
4184         spin_lock_init(&n->list_lock);
4185         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
4186 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4187         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
4188         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
4189         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
4190 #endif
4191 }
4192
4193 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4194 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4195 {
4196         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
4197                         NR_KMALLOC_TYPES * KMALLOC_SHIFT_HIGH *
4198                         sizeof(struct kmem_cache_cpu));
4199
4200         /*
4201          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
4202          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
4203          */
4204         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
4205                                      2 * sizeof(void *));
4206
4207         if (!s->cpu_slab)
4208                 return 0;
4209
4210         init_kmem_cache_cpus(s);
4211
4212         return 1;
4213 }
4214 #else
4215 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
4216 {
4217         return 1;
4218 }
4219 #endif /* CONFIG_SLUB_TINY */
4220
4221 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
4222
4223 /*
4224  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
4225  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
4226  * possible.
4227  *
4228  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
4229  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
4230  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
4231  */
4232 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
4233 {
4234         struct slab *slab;
4235         struct kmem_cache_node *n;
4236
4237         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
4238
4239         slab = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
4240
4241         BUG_ON(!slab);
4242         inc_slabs_node(kmem_cache_node, slab_nid(slab), slab->objects);
4243         if (slab_nid(slab) != node) {
4244                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
4245                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
4246         }
4247
4248         n = slab->freelist;
4249         BUG_ON(!n);
4250 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4251         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
4252         init_tracking(kmem_cache_node, n);
4253 #endif
4254         n = kasan_slab_alloc(kmem_cache_node, n, GFP_KERNEL, false);
4255         slab->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
4256         slab->inuse = 1;
4257         kmem_cache_node->node[node] = n;
4258         init_kmem_cache_node(n);
4259         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, slab->objects);
4260
4261         /*
4262          * No locks need to be taken here as it has just been
4263          * initialized and there is no concurrent access.
4264          */
4265         __add_partial(n, slab, DEACTIVATE_TO_HEAD);
4266 }
4267
4268 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4269 {
4270         int node;
4271         struct kmem_cache_node *n;
4272
4273         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4274                 s->node[node] = NULL;
4275                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
4276         }
4277 }
4278
4279 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
4280 {
4281         cache_random_seq_destroy(s);
4282 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
4283         free_percpu(s->cpu_slab);
4284 #endif
4285         free_kmem_cache_nodes(s);
4286 }
4287
4288 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
4289 {
4290         int node;
4291
4292         for_each_node_mask(node, slab_nodes) {
4293                 struct kmem_cache_node *n;
4294
4295                 if (slab_state == DOWN) {
4296                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
4297                         continue;
4298                 }
4299                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
4300                                                 GFP_KERNEL, node);
4301
4302                 if (!n) {
4303                         free_kmem_cache_nodes(s);
4304                         return 0;
4305                 }
4306
4307                 init_kmem_cache_node(n);
4308                 s->node[node] = n;
4309         }
4310         return 1;
4311 }
4312
4313 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
4314 {
4315 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
4316         unsigned int nr_objects;
4317
4318         /*
4319          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
4320          * per cpu partial lists of a processor.
4321          *
4322          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
4323          * object freed. If they are used for allocation then they can be
4324          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
4325          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
4326          *
4327          * For backwards compatibility reasons, this is determined as number
4328          * of objects, even though we now limit maximum number of pages, see
4329          * slub_set_cpu_partial()
4330          */
4331         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
4332                 nr_objects = 0;
4333         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
4334                 nr_objects = 6;
4335         else if (s->size >= 1024)
4336                 nr_objects = 24;
4337         else if (s->size >= 256)
4338                 nr_objects = 52;
4339         else
4340                 nr_objects = 120;
4341
4342         slub_set_cpu_partial(s, nr_objects);
4343 #endif
4344 }
4345
4346 /*
4347  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
4348  * a slab object.
4349  */
4350 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
4351 {
4352         slab_flags_t flags = s->flags;
4353         unsigned int size = s->object_size;
4354         unsigned int order;
4355
4356         /*
4357          * Round up object size to the next word boundary. We can only
4358          * place the free pointer at word boundaries and this determines
4359          * the possible location of the free pointer.
4360          */
4361         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
4362
4363 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4364         /*
4365          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
4366          * the slab may touch the object after free or before allocation
4367          * then we should never poison the object itself.
4368          */
4369         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
4370                         !s->ctor)
4371                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
4372         else
4373                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
4374
4375
4376         /*
4377          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
4378          * end of the object and the free pointer. If not then add an
4379          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
4380          */
4381         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
4382                 size += sizeof(void *);
4383 #endif
4384
4385         /*
4386          * With that we have determined the number of bytes in actual use
4387          * by the object and redzoning.
4388          */
4389         s->inuse = size;
4390
4391         if (slub_debug_orig_size(s) ||
4392             (flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
4393             ((flags & SLAB_RED_ZONE) && s->object_size < sizeof(void *)) ||
4394             s->ctor) {
4395                 /*
4396                  * Relocate free pointer after the object if it is not
4397                  * permitted to overwrite the first word of the object on
4398                  * kmem_cache_free.
4399                  *
4400                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
4401                  * destructor, are poisoning the objects, or are
4402                  * redzoning an object smaller than sizeof(void *).
4403                  *
4404                  * The assumption that s->offset >= s->inuse means free
4405                  * pointer is outside of the object is used in the
4406                  * freeptr_outside_object() function. If that is no
4407                  * longer true, the function needs to be modified.
4408                  */
4409                 s->offset = size;
4410                 size += sizeof(void *);
4411         } else {
4412                 /*
4413                  * Store freelist pointer near middle of object to keep
4414                  * it away from the edges of the object to avoid small
4415                  * sized over/underflows from neighboring allocations.
4416                  */
4417                 s->offset = ALIGN_DOWN(s->object_size / 2, sizeof(void *));
4418         }
4419
4420 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4421         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
4422                 /*
4423                  * Need to store information about allocs and frees after
4424                  * the object.
4425                  */
4426                 size += 2 * sizeof(struct track);
4427
4428                 /* Save the original kmalloc request size */
4429                 if (flags & SLAB_KMALLOC)
4430                         size += sizeof(unsigned int);
4431         }
4432 #endif
4433
4434         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
4435 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4436         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
4437                 /*
4438                  * Add some empty padding so that we can catch
4439                  * overwrites from earlier objects rather than let
4440                  * tracking information or the free pointer be
4441                  * corrupted if a user writes before the start
4442                  * of the object.
4443                  */
4444                 size += sizeof(void *);
4445
4446                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
4447                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
4448                 size += s->red_left_pad;
4449         }
4450 #endif
4451
4452         /*
4453          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
4454          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
4455          * each object to conform to the alignment.
4456          */
4457         size = ALIGN(size, s->align);
4458         s->size = size;
4459         s->reciprocal_size = reciprocal_value(size);
4460         order = calculate_order(size);
4461
4462         if ((int)order < 0)
4463                 return 0;
4464
4465         s->allocflags = 0;
4466         if (order)
4467                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
4468
4469         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4470                 s->allocflags |= GFP_DMA;
4471
4472         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
4473                 s->allocflags |= GFP_DMA32;
4474
4475         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4476                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
4477
4478         /*
4479          * Determine the number of objects per slab
4480          */
4481         s->oo = oo_make(order, size);
4482         s->min = oo_make(get_order(size), size);
4483
4484         return !!oo_objects(s->oo);
4485 }
4486
4487 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
4488 {
4489         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name);
4490 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
4491         s->random = get_random_long();
4492 #endif
4493
4494         if (!calculate_sizes(s))
4495                 goto error;
4496         if (disable_higher_order_debug) {
4497                 /*
4498                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
4499                  * order increased.
4500                  */
4501                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
4502                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
4503                         s->offset = 0;
4504                         if (!calculate_sizes(s))
4505                                 goto error;
4506                 }
4507         }
4508
4509 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
4510     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
4511         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
4512                 /* Enable fast mode */
4513                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
4514 #endif
4515
4516         /*
4517          * The larger the object size is, the more slabs we want on the partial
4518          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
4519          */
4520         s->min_partial = min_t(unsigned long, MAX_PARTIAL, ilog2(s->size) / 2);
4521         s->min_partial = max_t(unsigned long, MIN_PARTIAL, s->min_partial);
4522
4523         set_cpu_partial(s);
4524
4525 #ifdef CONFIG_NUMA
4526         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
4527 #endif
4528
4529         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
4530         if (slab_state >= UP) {
4531                 if (init_cache_random_seq(s))
4532                         goto error;
4533         }
4534
4535         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
4536                 goto error;
4537
4538         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
4539                 return 0;
4540
4541 error:
4542         __kmem_cache_release(s);
4543         return -EINVAL;
4544 }
4545
4546 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
4547                               const char *text)
4548 {
4549 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4550         void *addr = slab_address(slab);
4551         void *p;
4552
4553         slab_err(s, slab, text, s->name);
4554
4555         spin_lock(&object_map_lock);
4556         __fill_map(object_map, s, slab);
4557
4558         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
4559
4560                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), object_map)) {
4561                         pr_err("Object 0x%p @offset=%tu\n", p, p - addr);
4562                         print_tracking(s, p);
4563                 }
4564         }
4565         spin_unlock(&object_map_lock);
4566 #endif
4567 }
4568
4569 /*
4570  * Attempt to free all partial slabs on a node.
4571  * This is called from __kmem_cache_shutdown(). We must take list_lock
4572  * because sysfs file might still access partial list after the shutdowning.
4573  */
4574 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
4575 {
4576         LIST_HEAD(discard);
4577         struct slab *slab, *h;
4578
4579         BUG_ON(irqs_disabled());
4580         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4581         list_for_each_entry_safe(slab, h, &n->partial, slab_list) {
4582                 if (!slab->inuse) {
4583                         remove_partial(n, slab);
4584                         list_add(&slab->slab_list, &discard);
4585                 } else {
4586                         list_slab_objects(s, slab,
4587                           "Objects remaining in %s on __kmem_cache_shutdown()");
4588                 }
4589         }
4590         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4591
4592         list_for_each_entry_safe(slab, h, &discard, slab_list)
4593                 discard_slab(s, slab);
4594 }
4595
4596 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
4597 {
4598         int node;
4599         struct kmem_cache_node *n;
4600
4601         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
4602                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4603                         return false;
4604         return true;
4605 }
4606
4607 /*
4608  * Release all resources used by a slab cache.
4609  */
4610 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
4611 {
4612         int node;
4613         struct kmem_cache_node *n;
4614
4615         flush_all_cpus_locked(s);
4616         /* Attempt to free all objects */
4617         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4618                 free_partial(s, n);
4619                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
4620                         return 1;
4621         }
4622         return 0;
4623 }
4624
4625 #ifdef CONFIG_PRINTK
4626 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
4627 {
4628         void *base;
4629         int __maybe_unused i;
4630         unsigned int objnr;
4631         void *objp;
4632         void *objp0;
4633         struct kmem_cache *s = slab->slab_cache;
4634         struct track __maybe_unused *trackp;
4635
4636         kpp->kp_ptr = object;
4637         kpp->kp_slab = slab;
4638         kpp->kp_slab_cache = s;
4639         base = slab_address(slab);
4640         objp0 = kasan_reset_tag(object);
4641 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4642         objp = restore_red_left(s, objp0);
4643 #else
4644         objp = objp0;
4645 #endif
4646         objnr = obj_to_index(s, slab, objp);
4647         kpp->kp_data_offset = (unsigned long)((char *)objp0 - (char *)objp);
4648         objp = base + s->size * objnr;
4649         kpp->kp_objp = objp;
4650         if (WARN_ON_ONCE(objp < base || objp >= base + slab->objects * s->size
4651                          || (objp - base) % s->size) ||
4652             !(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4653                 return;
4654 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4655         objp = fixup_red_left(s, objp);
4656         trackp = get_track(s, objp, TRACK_ALLOC);
4657         kpp->kp_ret = (void *)trackp->addr;
4658 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
4659         {
4660                 depot_stack_handle_t handle;
4661                 unsigned long *entries;
4662                 unsigned int nr_entries;
4663
4664                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4665                 if (handle) {
4666                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4667                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4668                                 kpp->kp_stack[i] = (void *)entries[i];
4669                 }
4670
4671                 trackp = get_track(s, objp, TRACK_FREE);
4672                 handle = READ_ONCE(trackp->handle);
4673                 if (handle) {
4674                         nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
4675                         for (i = 0; i < KS_ADDRS_COUNT && i < nr_entries; i++)
4676                                 kpp->kp_free_stack[i] = (void *)entries[i];
4677                 }
4678         }
4679 #endif
4680 #endif
4681 }
4682 #endif
4683
4684 /********************************************************************
4685  *              Kmalloc subsystem
4686  *******************************************************************/
4687
4688 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
4689 {
4690         get_option(&str, (int *)&slub_min_order);
4691
4692         return 1;
4693 }
4694
4695 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
4696
4697 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
4698 {
4699         get_option(&str, (int *)&slub_max_order);
4700         slub_max_order = min(slub_max_order, (unsigned int)MAX_ORDER - 1);
4701
4702         return 1;
4703 }
4704
4705 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
4706
4707 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
4708 {
4709         get_option(&str, (int *)&slub_min_objects);
4710
4711         return 1;
4712 }
4713
4714 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
4715
4716 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4717 /*
4718  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4719  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4720  * cache's usercopy region.
4721  *
4722  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4723  * to indicate an error.
4724  */
4725 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4726                          const struct slab *slab, bool to_user)
4727 {
4728         struct kmem_cache *s;
4729         unsigned int offset;
4730         bool is_kfence = is_kfence_address(ptr);
4731
4732         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4733
4734         /* Find object and usable object size. */
4735         s = slab->slab_cache;
4736
4737         /* Reject impossible pointers. */
4738         if (ptr < slab_address(slab))
4739                 usercopy_abort("SLUB object not in SLUB page?!", NULL,
4740                                to_user, 0, n);
4741
4742         /* Find offset within object. */
4743         if (is_kfence)
4744                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4745         else
4746                 offset = (ptr - slab_address(slab)) % s->size;
4747
4748         /* Adjust for redzone and reject if within the redzone. */
4749         if (!is_kfence && kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_RED_ZONE)) {
4750                 if (offset < s->red_left_pad)
4751                         usercopy_abort("SLUB object in left red zone",
4752                                        s->name, to_user, offset, n);
4753                 offset -= s->red_left_pad;
4754         }
4755
4756         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4757         if (offset >= s->useroffset &&
4758             offset - s->useroffset <= s->usersize &&
4759             n <= s->useroffset - offset + s->usersize)
4760                 return;
4761
4762         usercopy_abort("SLUB object", s->name, to_user, offset, n);
4763 }
4764 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4765
4766 #define SHRINK_PROMOTE_MAX 32
4767
4768 /*
4769  * kmem_cache_shrink discards empty slabs and promotes the slabs filled
4770  * up most to the head of the partial lists. New allocations will then
4771  * fill those up and thus they can be removed from the partial lists.
4772  *
4773  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
4774  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
4775  * are freed in them.
4776  */
4777 static int __kmem_cache_do_shrink(struct kmem_cache *s)
4778 {
4779         int node;
4780         int i;
4781         struct kmem_cache_node *n;
4782         struct slab *slab;
4783         struct slab *t;
4784         struct list_head discard;
4785         struct list_head promote[SHRINK_PROMOTE_MAX];
4786         unsigned long flags;
4787         int ret = 0;
4788
4789         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4790                 INIT_LIST_HEAD(&discard);
4791                 for (i = 0; i < SHRINK_PROMOTE_MAX; i++)
4792                         INIT_LIST_HEAD(promote + i);
4793
4794                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
4795
4796                 /*
4797                  * Build lists of slabs to discard or promote.
4798                  *
4799                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
4800                  * list_lock. slab->inuse here is the upper limit.
4801                  */
4802                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &n->partial, slab_list) {
4803                         int free = slab->objects - slab->inuse;
4804
4805                         /* Do not reread slab->inuse */
4806                         barrier();
4807
4808                         /* We do not keep full slabs on the list */
4809                         BUG_ON(free <= 0);
4810
4811                         if (free == slab->objects) {
4812                                 list_move(&slab->slab_list, &discard);
4813                                 n->nr_partial--;
4814                                 dec_slabs_node(s, node, slab->objects);
4815                         } else if (free <= SHRINK_PROMOTE_MAX)
4816                                 list_move(&slab->slab_list, promote + free - 1);
4817                 }
4818
4819                 /*
4820                  * Promote the slabs filled up most to the head of the
4821                  * partial list.
4822                  */
4823                 for (i = SHRINK_PROMOTE_MAX - 1; i >= 0; i--)
4824                         list_splice(promote + i, &n->partial);
4825
4826                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
4827
4828                 /* Release empty slabs */
4829                 list_for_each_entry_safe(slab, t, &discard, slab_list)
4830                         free_slab(s, slab);
4831
4832                 if (slabs_node(s, node))
4833                         ret = 1;
4834         }
4835
4836         return ret;
4837 }
4838
4839 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
4840 {
4841         flush_all(s);
4842         return __kmem_cache_do_shrink(s);
4843 }
4844
4845 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
4846 {
4847         struct kmem_cache *s;
4848
4849         mutex_lock(&slab_mutex);
4850         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4851                 flush_all_cpus_locked(s);
4852                 __kmem_cache_do_shrink(s);
4853         }
4854         mutex_unlock(&slab_mutex);
4855
4856         return 0;
4857 }
4858
4859 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
4860 {
4861         struct memory_notify *marg = arg;
4862         int offline_node;
4863
4864         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
4865
4866         /*
4867          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
4868          * for it yet.
4869          */
4870         if (offline_node < 0)
4871                 return;
4872
4873         mutex_lock(&slab_mutex);
4874         node_clear(offline_node, slab_nodes);
4875         /*
4876          * We no longer free kmem_cache_node structures here, as it would be
4877          * racy with all get_node() users, and infeasible to protect them with
4878          * slab_mutex.
4879          */
4880         mutex_unlock(&slab_mutex);
4881 }
4882
4883 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
4884 {
4885         struct kmem_cache_node *n;
4886         struct kmem_cache *s;
4887         struct memory_notify *marg = arg;
4888         int nid = marg->status_change_nid_normal;
4889         int ret = 0;
4890
4891         /*
4892          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
4893          * already created. Nothing to do.
4894          */
4895         if (nid < 0)
4896                 return 0;
4897
4898         /*
4899          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
4900          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
4901          * online.
4902          */
4903         mutex_lock(&slab_mutex);
4904         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4905                 /*
4906                  * The structure may already exist if the node was previously
4907                  * onlined and offlined.
4908                  */
4909                 if (get_node(s, nid))
4910                         continue;
4911                 /*
4912                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
4913                  *      since memory is not yet available from the node that
4914                  *      is brought up.
4915                  */
4916                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
4917                 if (!n) {
4918                         ret = -ENOMEM;
4919                         goto out;
4920                 }
4921                 init_kmem_cache_node(n);
4922                 s->node[nid] = n;
4923         }
4924         /*
4925          * Any cache created after this point will also have kmem_cache_node
4926          * initialized for the new node.
4927          */
4928         node_set(nid, slab_nodes);
4929 out:
4930         mutex_unlock(&slab_mutex);
4931         return ret;
4932 }
4933
4934 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
4935                                 unsigned long action, void *arg)
4936 {
4937         int ret = 0;
4938
4939         switch (action) {
4940         case MEM_GOING_ONLINE:
4941                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
4942                 break;
4943         case MEM_GOING_OFFLINE:
4944                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
4945                 break;
4946         case MEM_OFFLINE:
4947         case MEM_CANCEL_ONLINE:
4948                 slab_mem_offline_callback(arg);
4949                 break;
4950         case MEM_ONLINE:
4951         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
4952                 break;
4953         }
4954         if (ret)
4955                 ret = notifier_from_errno(ret);
4956         else
4957                 ret = NOTIFY_OK;
4958         return ret;
4959 }
4960
4961 /********************************************************************
4962  *                      Basic setup of slabs
4963  *******************************************************************/
4964
4965 /*
4966  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
4967  * the page allocator. Allocate them properly then fix up the pointers
4968  * that may be pointing to the wrong kmem_cache structure.
4969  */
4970
4971 static struct kmem_cache * __init bootstrap(struct kmem_cache *static_cache)
4972 {
4973         int node;
4974         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
4975         struct kmem_cache_node *n;
4976
4977         memcpy(s, static_cache, kmem_cache->object_size);
4978
4979         /*
4980          * This runs very early, and only the boot processor is supposed to be
4981          * up.  Even if it weren't true, IRQs are not up so we couldn't fire
4982          * IPIs around.
4983          */
4984         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
4985         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
4986                 struct slab *p;
4987
4988                 list_for_each_entry(p, &n->partial, slab_list)
4989                         p->slab_cache = s;
4990
4991 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4992                 list_for_each_entry(p, &n->full, slab_list)
4993                         p->slab_cache = s;
4994 #endif
4995         }
4996         list_add(&s->list, &slab_caches);
4997         return s;
4998 }
4999
5000 void __init kmem_cache_init(void)
5001 {
5002         static __initdata struct kmem_cache boot_kmem_cache,
5003                 boot_kmem_cache_node;
5004         int node;
5005
5006         if (debug_guardpage_minorder())
5007                 slub_max_order = 0;
5008
5009         /* Print slub debugging pointers without hashing */
5010         if (__slub_debug_enabled())
5011                 no_hash_pointers_enable(NULL);
5012
5013         kmem_cache_node = &boot_kmem_cache_node;
5014         kmem_cache = &boot_kmem_cache;
5015
5016         /*
5017          * Initialize the nodemask for which we will allocate per node
5018          * structures. Here we don't need taking slab_mutex yet.
5019          */
5020         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
5021                 node_set(node, slab_nodes);
5022
5023         create_boot_cache(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
5024                 sizeof(struct kmem_cache_node), SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5025
5026         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
5027
5028         /* Able to allocate the per node structures */
5029         slab_state = PARTIAL;
5030
5031         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
5032                         offsetof(struct kmem_cache, node) +
5033                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
5034                        SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
5035
5036         kmem_cache = bootstrap(&boot_kmem_cache);
5037         kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
5038
5039         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
5040         setup_kmalloc_cache_index_table();
5041         create_kmalloc_caches(0);
5042
5043         /* Setup random freelists for each cache */
5044         init_freelist_randomization();
5045
5046         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_SLUB_DEAD, "slub:dead", NULL,
5047                                   slub_cpu_dead);
5048
5049         pr_info("SLUB: HWalign=%d, Order=%u-%u, MinObjects=%u, CPUs=%u, Nodes=%u\n",
5050                 cache_line_size(),
5051                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
5052                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
5053 }
5054
5055 void __init kmem_cache_init_late(void)
5056 {
5057 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
5058         flushwq = alloc_workqueue("slub_flushwq", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
5059         WARN_ON(!flushwq);
5060 #endif
5061 }
5062
5063 struct kmem_cache *
5064 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
5065                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
5066 {
5067         struct kmem_cache *s;
5068
5069         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
5070         if (s) {
5071                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
5072                         return NULL;
5073
5074                 s->refcount++;
5075
5076                 /*
5077                  * Adjust the object sizes so that we clear
5078                  * the complete object on kzalloc.
5079                  */
5080                 s->object_size = max(s->object_size, size);
5081                 s->inuse = max(s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
5082         }
5083
5084         return s;
5085 }
5086
5087 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
5088 {
5089         int err;
5090
5091         err = kmem_cache_open(s, flags);
5092         if (err)
5093                 return err;
5094
5095         /* Mutex is not taken during early boot */
5096         if (slab_state <= UP)
5097                 return 0;
5098
5099         err = sysfs_slab_add(s);
5100         if (err) {
5101                 __kmem_cache_release(s);
5102                 return err;
5103         }
5104
5105         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
5106                 debugfs_slab_add(s);
5107
5108         return 0;
5109 }
5110
5111 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5112 static int count_inuse(struct slab *slab)
5113 {
5114         return slab->inuse;
5115 }
5116
5117 static int count_total(struct slab *slab)
5118 {
5119         return slab->objects;
5120 }
5121 #endif
5122
5123 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5124 static void validate_slab(struct kmem_cache *s, struct slab *slab,
5125                           unsigned long *obj_map)
5126 {
5127         void *p;
5128         void *addr = slab_address(slab);
5129
5130         if (!check_slab(s, slab) || !on_freelist(s, slab, NULL))
5131                 return;
5132
5133         /* Now we know that a valid freelist exists */
5134         __fill_map(obj_map, s, slab);
5135         for_each_object(p, s, addr, slab->objects) {
5136                 u8 val = test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map) ?
5137                          SLUB_RED_INACTIVE : SLUB_RED_ACTIVE;
5138
5139                 if (!check_object(s, slab, p, val))
5140                         break;
5141         }
5142 }
5143
5144 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
5145                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *obj_map)
5146 {
5147         unsigned long count = 0;
5148         struct slab *slab;
5149         unsigned long flags;
5150
5151         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
5152
5153         list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list) {
5154                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5155                 count++;
5156         }
5157         if (count != n->nr_partial) {
5158                 pr_err("SLUB %s: %ld partial slabs counted but counter=%ld\n",
5159                        s->name, count, n->nr_partial);
5160                 slab_add_kunit_errors();
5161         }
5162
5163         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
5164                 goto out;
5165
5166         list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list) {
5167                 validate_slab(s, slab, obj_map);
5168                 count++;
5169         }
5170         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs)) {
5171                 pr_err("SLUB: %s %ld slabs counted but counter=%ld\n",
5172                        s->name, count, atomic_long_read(&n->nr_slabs));
5173                 slab_add_kunit_errors();
5174         }
5175
5176 out:
5177         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
5178         return count;
5179 }
5180
5181 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
5182 {
5183         int node;
5184         unsigned long count = 0;
5185         struct kmem_cache_node *n;
5186         unsigned long *obj_map;
5187
5188         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
5189         if (!obj_map)
5190                 return -ENOMEM;
5191
5192         flush_all(s);
5193         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
5194                 count += validate_slab_node(s, n, obj_map);
5195
5196         bitmap_free(obj_map);
5197
5198         return count;
5199 }
5200 EXPORT_SYMBOL(validate_slab_cache);
5201
5202 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
5203 /*
5204  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
5205  * and freed.
5206  */
5207
5208 struct location {
5209         depot_stack_handle_t handle;
5210         unsigned long count;
5211         unsigned long addr;
5212         unsigned long waste;
5213         long long sum_time;
5214         long min_time;
5215         long max_time;
5216         long min_pid;
5217         long max_pid;
5218         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
5219         nodemask_t nodes;
5220 };
5221
5222 struct loc_track {
5223         unsigned long max;
5224         unsigned long count;
5225         struct location *loc;
5226         loff_t idx;
5227 };
5228
5229 static struct dentry *slab_debugfs_root;
5230
5231 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
5232 {
5233         if (t->max)
5234                 free_pages((unsigned long)t->loc,
5235                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
5236 }
5237
5238 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
5239 {
5240         struct location *l;
5241         int order;
5242
5243         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
5244
5245         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
5246         if (!l)
5247                 return 0;
5248
5249         if (t->count) {
5250                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
5251                 free_loc_track(t);
5252         }
5253         t->max = max;
5254         t->loc = l;
5255         return 1;
5256 }
5257
5258 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5259                                 const struct track *track,
5260                                 unsigned int orig_size)
5261 {
5262         long start, end, pos;
5263         struct location *l;
5264         unsigned long caddr, chandle, cwaste;
5265         unsigned long age = jiffies - track->when;
5266         depot_stack_handle_t handle = 0;
5267         unsigned int waste = s->object_size - orig_size;
5268
5269 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
5270         handle = READ_ONCE(track->handle);
5271 #endif
5272         start = -1;
5273         end = t->count;
5274
5275         for ( ; ; ) {
5276                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
5277
5278                 /*
5279                  * There is nothing at "end". If we end up there
5280                  * we need to add something to before end.
5281                  */
5282                 if (pos == end)
5283                         break;
5284
5285                 l = &t->loc[pos];
5286                 caddr = l->addr;
5287                 chandle = l->handle;
5288                 cwaste = l->waste;
5289                 if ((track->addr == caddr) && (handle == chandle) &&
5290                         (waste == cwaste)) {
5291
5292                         l->count++;
5293                         if (track->when) {
5294                                 l->sum_time += age;
5295                                 if (age < l->min_time)
5296                                         l->min_time = age;
5297                                 if (age > l->max_time)
5298                                         l->max_time = age;
5299
5300                                 if (track->pid < l->min_pid)
5301                                         l->min_pid = track->pid;
5302                                 if (track->pid > l->max_pid)
5303                                         l->max_pid = track->pid;
5304
5305                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
5306                                                 to_cpumask(l->cpus));
5307                         }
5308                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5309                         return 1;
5310                 }
5311
5312                 if (track->addr < caddr)
5313                         end = pos;
5314                 else if (track->addr == caddr && handle < chandle)
5315                         end = pos;
5316                 else if (track->addr == caddr && handle == chandle &&
5317                                 waste < cwaste)
5318                         end = pos;
5319                 else
5320                         start = pos;
5321         }
5322
5323         /*
5324          * Not found. Insert new tracking element.
5325          */
5326         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
5327                 return 0;
5328
5329         l = t->loc + pos;
5330         if (pos < t->count)
5331                 memmove(l + 1, l,
5332                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
5333         t->count++;
5334         l->count = 1;
5335         l->addr = track->addr;
5336         l->sum_time = age;
5337         l->min_time = age;
5338         l->max_time = age;
5339         l->min_pid = track->pid;
5340         l->max_pid = track->pid;
5341         l->handle = handle;
5342         l->waste = waste;
5343         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
5344         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
5345         nodes_clear(l->nodes);
5346         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
5347         return 1;
5348 }
5349
5350 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
5351                 struct slab *slab, enum track_item alloc,
5352                 unsigned long *obj_map)
5353 {
5354         void *addr = slab_address(slab);
5355         bool is_alloc = (alloc == TRACK_ALLOC);
5356         void *p;
5357
5358         __fill_map(obj_map, s, slab);
5359
5360         for_each_object(p, s, addr, slab->objects)
5361                 if (!test_bit(__obj_to_index(s, addr, p), obj_map))
5362                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc),
5363                                      is_alloc ? get_orig_size(s, p) :
5364                                                 s->object_size);
5365 }
5366 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS   */
5367 #endif  /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5368
5369 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
5370 enum slab_stat_type {
5371         SL_ALL,                 /* All slabs */
5372         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
5373         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
5374         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
5375         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
5376 };
5377
5378 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
5379 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
5380 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
5381 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
5382 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
5383
5384 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
5385                                  char *buf, unsigned long flags)
5386 {
5387         unsigned long total = 0;
5388         int node;
5389         int x;
5390         unsigned long *nodes;
5391         int len = 0;
5392
5393         nodes = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
5394         if (!nodes)
5395                 return -ENOMEM;
5396
5397         if (flags & SO_CPU) {
5398                 int cpu;
5399
5400                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5401                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab,
5402                                                                cpu);
5403                         int node;
5404                         struct slab *slab;
5405
5406                         slab = READ_ONCE(c->slab);
5407                         if (!slab)
5408                                 continue;
5409
5410                         node = slab_nid(slab);
5411                         if (flags & SO_TOTAL)
5412                                 x = slab->objects;
5413                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5414                                 x = slab->inuse;
5415                         else
5416                                 x = 1;
5417
5418                         total += x;
5419                         nodes[node] += x;
5420
5421 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5422                         slab = slub_percpu_partial_read_once(c);
5423                         if (slab) {
5424                                 node = slab_nid(slab);
5425                                 if (flags & SO_TOTAL)
5426                                         WARN_ON_ONCE(1);
5427                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
5428                                         WARN_ON_ONCE(1);
5429                                 else
5430                                         x = slab->slabs;
5431                                 total += x;
5432                                 nodes[node] += x;
5433                         }
5434 #endif
5435                 }
5436         }
5437
5438         /*
5439          * It is impossible to take "mem_hotplug_lock" here with "kernfs_mutex"
5440          * already held which will conflict with an existing lock order:
5441          *
5442          * mem_hotplug_lock->slab_mutex->kernfs_mutex
5443          *
5444          * We don't really need mem_hotplug_lock (to hold off
5445          * slab_mem_going_offline_callback) here because slab's memory hot
5446          * unplug code doesn't destroy the kmem_cache->node[] data.
5447          */
5448
5449 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5450         if (flags & SO_ALL) {
5451                 struct kmem_cache_node *n;
5452
5453                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5454
5455                         if (flags & SO_TOTAL)
5456                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects);
5457                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5458                                 x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
5459                                         count_partial(n, count_free);
5460                         else
5461                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
5462                         total += x;
5463                         nodes[node] += x;
5464                 }
5465
5466         } else
5467 #endif
5468         if (flags & SO_PARTIAL) {
5469                 struct kmem_cache_node *n;
5470
5471                 for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
5472                         if (flags & SO_TOTAL)
5473                                 x = count_partial(n, count_total);
5474                         else if (flags & SO_OBJECTS)
5475                                 x = count_partial(n, count_inuse);
5476                         else
5477                                 x = n->nr_partial;
5478                         total += x;
5479                         nodes[node] += x;
5480                 }
5481         }
5482
5483         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", total);
5484 #ifdef CONFIG_NUMA
5485         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
5486                 if (nodes[node])
5487                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " N%d=%lu",
5488                                              node, nodes[node]);
5489         }
5490 #endif
5491         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5492         kfree(nodes);
5493
5494         return len;
5495 }
5496
5497 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
5498 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj)
5499
5500 struct slab_attribute {
5501         struct attribute attr;
5502         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
5503         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
5504 };
5505
5506 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
5507         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO_MODE(_name, 0400)
5508
5509 #define SLAB_ATTR(_name) \
5510         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RW_MODE(_name, 0600)
5511
5512 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5513 {
5514         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->size);
5515 }
5516 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
5517
5518 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5519 {
5520         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->align);
5521 }
5522 SLAB_ATTR_RO(align);
5523
5524 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5525 {
5526         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->object_size);
5527 }
5528 SLAB_ATTR_RO(object_size);
5529
5530 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5531 {
5532         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_objects(s->oo));
5533 }
5534 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
5535
5536 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5537 {
5538         return sysfs_emit(buf, "%u\n", oo_order(s->oo));
5539 }
5540 SLAB_ATTR_RO(order);
5541
5542 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5543 {
5544         return sysfs_emit(buf, "%lu\n", s->min_partial);
5545 }
5546
5547 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5548                                  size_t length)
5549 {
5550         unsigned long min;
5551         int err;
5552
5553         err = kstrtoul(buf, 10, &min);
5554         if (err)
5555                 return err;
5556
5557         s->min_partial = min;
5558         return length;
5559 }
5560 SLAB_ATTR(min_partial);
5561
5562 static ssize_t cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5563 {
5564         unsigned int nr_partial = 0;
5565 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5566         nr_partial = s->cpu_partial;
5567 #endif
5568
5569         return sysfs_emit(buf, "%u\n", nr_partial);
5570 }
5571
5572 static ssize_t cpu_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5573                                  size_t length)
5574 {
5575         unsigned int objects;
5576         int err;
5577
5578         err = kstrtouint(buf, 10, &objects);
5579         if (err)
5580                 return err;
5581         if (objects && !kmem_cache_has_cpu_partial(s))
5582                 return -EINVAL;
5583
5584         slub_set_cpu_partial(s, objects);
5585         flush_all(s);
5586         return length;
5587 }
5588 SLAB_ATTR(cpu_partial);
5589
5590 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5591 {
5592         if (!s->ctor)
5593                 return 0;
5594         return sysfs_emit(buf, "%pS\n", s->ctor);
5595 }
5596 SLAB_ATTR_RO(ctor);
5597
5598 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5599 {
5600         return sysfs_emit(buf, "%d\n", s->refcount < 0 ? 0 : s->refcount - 1);
5601 }
5602 SLAB_ATTR_RO(aliases);
5603
5604 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5605 {
5606         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
5607 }
5608 SLAB_ATTR_RO(partial);
5609
5610 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5611 {
5612         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
5613 }
5614 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
5615
5616 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5617 {
5618         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
5619 }
5620 SLAB_ATTR_RO(objects);
5621
5622 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5623 {
5624         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
5625 }
5626 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
5627
5628 static ssize_t slabs_cpu_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5629 {
5630         int objects = 0;
5631         int slabs = 0;
5632         int cpu __maybe_unused;
5633         int len = 0;
5634
5635 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
5636         for_each_online_cpu(cpu) {
5637                 struct slab *slab;
5638
5639                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5640
5641                 if (slab)
5642                         slabs += slab->slabs;
5643         }
5644 #endif
5645
5646         /* Approximate half-full slabs, see slub_set_cpu_partial() */
5647         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5648         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%d(%d)", objects, slabs);
5649
5650 #if defined(CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL) && defined(CONFIG_SMP)
5651         for_each_online_cpu(cpu) {
5652                 struct slab *slab;
5653
5654                 slab = slub_percpu_partial(per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu));
5655                 if (slab) {
5656                         slabs = READ_ONCE(slab->slabs);
5657                         objects = (slabs * oo_objects(s->oo)) / 2;
5658                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%d(%d)",
5659                                              cpu, objects, slabs);
5660                 }
5661         }
5662 #endif
5663         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5664
5665         return len;
5666 }
5667 SLAB_ATTR_RO(slabs_cpu_partial);
5668
5669 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5670 {
5671         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
5672 }
5673 SLAB_ATTR_RO(reclaim_account);
5674
5675 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5676 {
5677         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
5678 }
5679 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
5680
5681 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5682 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5683 {
5684         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
5685 }
5686 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
5687 #endif
5688
5689 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
5690 static ssize_t usersize_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5691 {
5692         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->usersize);
5693 }
5694 SLAB_ATTR_RO(usersize);
5695 #endif
5696
5697 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5698 {
5699         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU));
5700 }
5701 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
5702
5703 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5704 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5705 {
5706         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
5707 }
5708 SLAB_ATTR_RO(slabs);
5709
5710 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5711 {
5712         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
5713 }
5714 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
5715
5716 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5717 {
5718         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS));
5719 }
5720 SLAB_ATTR_RO(sanity_checks);
5721
5722 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5723 {
5724         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
5725 }
5726 SLAB_ATTR_RO(trace);
5727
5728 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5729 {
5730         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
5731 }
5732
5733 SLAB_ATTR_RO(red_zone);
5734
5735 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5736 {
5737         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
5738 }
5739
5740 SLAB_ATTR_RO(poison);
5741
5742 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5743 {
5744         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
5745 }
5746
5747 SLAB_ATTR_RO(store_user);
5748
5749 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5750 {
5751         return 0;
5752 }
5753
5754 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
5755                         const char *buf, size_t length)
5756 {
5757         int ret = -EINVAL;
5758
5759         if (buf[0] == '1' && kmem_cache_debug(s)) {
5760                 ret = validate_slab_cache(s);
5761                 if (ret >= 0)
5762                         ret = length;
5763         }
5764         return ret;
5765 }
5766 SLAB_ATTR(validate);
5767
5768 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
5769
5770 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
5771 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5772 {
5773         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
5774 }
5775
5776 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
5777                                 size_t length)
5778 {
5779         if (s->refcount > 1)
5780                 return -EINVAL;
5781
5782         if (buf[0] == '1')
5783                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags | SLAB_FAILSLAB);
5784         else
5785                 WRITE_ONCE(s->flags, s->flags & ~SLAB_FAILSLAB);
5786
5787         return length;
5788 }
5789 SLAB_ATTR(failslab);
5790 #endif
5791
5792 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5793 {
5794         return 0;
5795 }
5796
5797 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
5798                         const char *buf, size_t length)
5799 {
5800         if (buf[0] == '1')
5801                 kmem_cache_shrink(s);
5802         else
5803                 return -EINVAL;
5804         return length;
5805 }
5806 SLAB_ATTR(shrink);
5807
5808 #ifdef CONFIG_NUMA
5809 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5810 {
5811         return sysfs_emit(buf, "%u\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
5812 }
5813
5814 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
5815                                 const char *buf, size_t length)
5816 {
5817         unsigned int ratio;
5818         int err;
5819
5820         err = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
5821         if (err)
5822                 return err;
5823         if (ratio > 100)
5824                 return -ERANGE;
5825
5826         s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
5827
5828         return length;
5829 }
5830 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
5831 #endif
5832
5833 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5834 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
5835 {
5836         unsigned long sum  = 0;
5837         int cpu;
5838         int len = 0;
5839         int *data = kmalloc_array(nr_cpu_ids, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5840
5841         if (!data)
5842                 return -ENOMEM;
5843
5844         for_each_online_cpu(cpu) {
5845                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
5846
5847                 data[cpu] = x;
5848                 sum += x;
5849         }
5850
5851         len += sysfs_emit_at(buf, len, "%lu", sum);
5852
5853 #ifdef CONFIG_SMP
5854         for_each_online_cpu(cpu) {
5855                 if (data[cpu])
5856                         len += sysfs_emit_at(buf, len, " C%d=%u",
5857                                              cpu, data[cpu]);
5858         }
5859 #endif
5860         kfree(data);
5861         len += sysfs_emit_at(buf, len, "\n");
5862
5863         return len;
5864 }
5865
5866 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
5867 {
5868         int cpu;
5869
5870         for_each_online_cpu(cpu)
5871                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
5872 }
5873
5874 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
5875 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
5876 {                                                               \
5877         return show_stat(s, buf, si);                           \
5878 }                                                               \
5879 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
5880                                 const char *buf, size_t length) \
5881 {                                                               \
5882         if (buf[0] != '0')                                      \
5883                 return -EINVAL;                                 \
5884         clear_stat(s, si);                                      \
5885         return length;                                          \
5886 }                                                               \
5887 SLAB_ATTR(text);                                                \
5888
5889 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
5890 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
5891 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
5892 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
5893 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
5894 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
5895 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
5896 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
5897 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
5898 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
5899 STAT_ATTR(ALLOC_NODE_MISMATCH, alloc_node_mismatch);
5900 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
5901 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
5902 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
5903 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
5904 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
5905 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
5906 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
5907 STAT_ATTR(DEACTIVATE_BYPASS, deactivate_bypass);
5908 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
5909 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL, cmpxchg_double_cpu_fail);
5910 STAT_ATTR(CMPXCHG_DOUBLE_FAIL, cmpxchg_double_fail);
5911 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_ALLOC, cpu_partial_alloc);
5912 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_FREE, cpu_partial_free);
5913 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_NODE, cpu_partial_node);
5914 STAT_ATTR(CPU_PARTIAL_DRAIN, cpu_partial_drain);
5915 #endif  /* CONFIG_SLUB_STATS */
5916
5917 #ifdef CONFIG_KFENCE
5918 static ssize_t skip_kfence_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
5919 {
5920         return sysfs_emit(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_SKIP_KFENCE));
5921 }
5922
5923 static ssize_t skip_kfence_store(struct kmem_cache *s,
5924                         const char *buf, size_t length)
5925 {
5926         int ret = length;
5927
5928         if (buf[0] == '0')
5929                 s->flags &= ~SLAB_SKIP_KFENCE;
5930         else if (buf[0] == '1')
5931                 s->flags |= SLAB_SKIP_KFENCE;
5932         else
5933                 ret = -EINVAL;
5934
5935         return ret;
5936 }
5937 SLAB_ATTR(skip_kfence);
5938 #endif
5939
5940 static struct attribute *slab_attrs[] = {
5941         &slab_size_attr.attr,
5942         &object_size_attr.attr,
5943         &objs_per_slab_attr.attr,
5944         &order_attr.attr,
5945         &min_partial_attr.attr,
5946         &cpu_partial_attr.attr,
5947         &objects_attr.attr,
5948         &objects_partial_attr.attr,
5949         &partial_attr.attr,
5950         &cpu_slabs_attr.attr,
5951         &ctor_attr.attr,
5952         &aliases_attr.attr,
5953         &align_attr.attr,
5954         &hwcache_align_attr.attr,
5955         &reclaim_account_attr.attr,
5956         &destroy_by_rcu_attr.attr,
5957         &shrink_attr.attr,
5958         &slabs_cpu_partial_attr.attr,
5959 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
5960         &total_objects_attr.attr,
5961         &slabs_attr.attr,
5962         &sanity_checks_attr.attr,
5963         &trace_attr.attr,
5964         &red_zone_attr.attr,
5965         &poison_attr.attr,
5966         &store_user_attr.attr,
5967         &validate_attr.attr,
5968 #endif
5969 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
5970         &cache_dma_attr.attr,
5971 #endif
5972 #ifdef CONFIG_NUMA
5973         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
5974 #endif
5975 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
5976         &alloc_fastpath_attr.attr,
5977         &alloc_slowpath_attr.attr,
5978         &free_fastpath_attr.attr,
5979         &free_slowpath_attr.attr,
5980         &free_frozen_attr.attr,
5981         &free_add_partial_attr.attr,
5982         &free_remove_partial_attr.attr,
5983         &alloc_from_partial_attr.attr,
5984         &alloc_slab_attr.attr,
5985         &alloc_refill_attr.attr,
5986         &alloc_node_mismatch_attr.attr,
5987         &free_slab_attr.attr,
5988         &cpuslab_flush_attr.attr,
5989         &deactivate_full_attr.attr,
5990         &deactivate_empty_attr.attr,
5991         &deactivate_to_head_attr.attr,
5992         &deactivate_to_tail_attr.attr,
5993         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
5994         &deactivate_bypass_attr.attr,
5995         &order_fallback_attr.attr,
5996         &cmpxchg_double_fail_attr.attr,
5997         &cmpxchg_double_cpu_fail_attr.attr,
5998         &cpu_partial_alloc_attr.attr,
5999         &cpu_partial_free_attr.attr,
6000         &cpu_partial_node_attr.attr,
6001         &cpu_partial_drain_attr.attr,
6002 #endif
6003 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
6004         &failslab_attr.attr,
6005 #endif
6006 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
6007         &usersize_attr.attr,
6008 #endif
6009 #ifdef CONFIG_KFENCE
6010         &skip_kfence_attr.attr,
6011 #endif
6012
6013         NULL
6014 };
6015
6016 static const struct attribute_group slab_attr_group = {
6017         .attrs = slab_attrs,
6018 };
6019
6020 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
6021                                 struct attribute *attr,
6022                                 char *buf)
6023 {
6024         struct slab_attribute *attribute;
6025         struct kmem_cache *s;
6026
6027         attribute = to_slab_attr(attr);
6028         s = to_slab(kobj);
6029
6030         if (!attribute->show)
6031                 return -EIO;
6032
6033         return attribute->show(s, buf);
6034 }
6035
6036 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
6037                                 struct attribute *attr,
6038                                 const char *buf, size_t len)
6039 {
6040         struct slab_attribute *attribute;
6041         struct kmem_cache *s;
6042
6043         attribute = to_slab_attr(attr);
6044         s = to_slab(kobj);
6045
6046         if (!attribute->store)
6047                 return -EIO;
6048
6049         return attribute->store(s, buf, len);
6050 }
6051
6052 static void kmem_cache_release(struct kobject *k)
6053 {
6054         slab_kmem_cache_release(to_slab(k));
6055 }
6056
6057 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
6058         .show = slab_attr_show,
6059         .store = slab_attr_store,
6060 };
6061
6062 static struct kobj_type slab_ktype = {
6063         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
6064         .release = kmem_cache_release,
6065 };
6066
6067 static struct kset *slab_kset;
6068
6069 static inline struct kset *cache_kset(struct kmem_cache *s)
6070 {
6071         return slab_kset;
6072 }
6073
6074 #define ID_STR_LENGTH 32
6075
6076 /* Create a unique string id for a slab cache:
6077  *
6078  * Format       :[flags-]size
6079  */
6080 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
6081 {
6082         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
6083         char *p = name;
6084
6085         if (!name)
6086                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
6087
6088         *p++ = ':';
6089         /*
6090          * First flags affecting slabcache operations. We will only
6091          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
6092          * too many flags. The flags here must cover all flags that
6093          * are matched during merging to guarantee that the id is
6094          * unique.
6095          */
6096         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
6097                 *p++ = 'd';
6098         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA32)
6099                 *p++ = 'D';
6100         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
6101                 *p++ = 'a';
6102         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
6103                 *p++ = 'F';
6104         if (s->flags & SLAB_ACCOUNT)
6105                 *p++ = 'A';
6106         if (p != name + 1)
6107                 *p++ = '-';
6108         p += snprintf(p, ID_STR_LENGTH - (p - name), "%07u", s->size);
6109
6110         if (WARN_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1)) {
6111                 kfree(name);
6112                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6113         }
6114         kmsan_unpoison_memory(name, p - name);
6115         return name;
6116 }
6117
6118 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6119 {
6120         int err;
6121         const char *name;
6122         struct kset *kset = cache_kset(s);
6123         int unmergeable = slab_unmergeable(s);
6124
6125         if (!unmergeable && disable_higher_order_debug &&
6126                         (slub_debug & DEBUG_METADATA_FLAGS))
6127                 unmergeable = 1;
6128
6129         if (unmergeable) {
6130                 /*
6131                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
6132                  * This is typically the case for debug situations. In that
6133                  * case we can catch duplicate names easily.
6134                  */
6135                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
6136                 name = s->name;
6137         } else {
6138                 /*
6139                  * Create a unique name for the slab as a target
6140                  * for the symlinks.
6141                  */
6142                 name = create_unique_id(s);
6143                 if (IS_ERR(name))
6144                         return PTR_ERR(name);
6145         }
6146
6147         s->kobj.kset = kset;
6148         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
6149         if (err)
6150                 goto out;
6151
6152         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
6153         if (err)
6154                 goto out_del_kobj;
6155
6156         if (!unmergeable) {
6157                 /* Setup first alias */
6158                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
6159         }
6160 out:
6161         if (!unmergeable)
6162                 kfree(name);
6163         return err;
6164 out_del_kobj:
6165         kobject_del(&s->kobj);
6166         goto out;
6167 }
6168
6169 void sysfs_slab_unlink(struct kmem_cache *s)
6170 {
6171         if (slab_state >= FULL)
6172                 kobject_del(&s->kobj);
6173 }
6174
6175 void sysfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6176 {
6177         if (slab_state >= FULL)
6178                 kobject_put(&s->kobj);
6179 }
6180
6181 /*
6182  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
6183  * available lest we lose that information.
6184  */
6185 struct saved_alias {
6186         struct kmem_cache *s;
6187         const char *name;
6188         struct saved_alias *next;
6189 };
6190
6191 static struct saved_alias *alias_list;
6192
6193 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
6194 {
6195         struct saved_alias *al;
6196
6197         if (slab_state == FULL) {
6198                 /*
6199                  * If we have a leftover link then remove it.
6200                  */
6201                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
6202                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
6203         }
6204
6205         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
6206         if (!al)
6207                 return -ENOMEM;
6208
6209         al->s = s;
6210         al->name = name;
6211         al->next = alias_list;
6212         alias_list = al;
6213         kmsan_unpoison_memory(al, sizeof(*al));
6214         return 0;
6215 }
6216
6217 static int __init slab_sysfs_init(void)
6218 {
6219         struct kmem_cache *s;
6220         int err;
6221
6222         mutex_lock(&slab_mutex);
6223
6224         slab_kset = kset_create_and_add("slab", NULL, kernel_kobj);
6225         if (!slab_kset) {
6226                 mutex_unlock(&slab_mutex);
6227                 pr_err("Cannot register slab subsystem.\n");
6228                 return -ENOSYS;
6229         }
6230
6231         slab_state = FULL;
6232
6233         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
6234                 err = sysfs_slab_add(s);
6235                 if (err)
6236                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab %s to sysfs\n",
6237                                s->name);
6238         }
6239
6240         while (alias_list) {
6241                 struct saved_alias *al = alias_list;
6242
6243                 alias_list = alias_list->next;
6244                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
6245                 if (err)
6246                         pr_err("SLUB: Unable to add boot slab alias %s to sysfs\n",
6247                                al->name);
6248                 kfree(al);
6249         }
6250
6251         mutex_unlock(&slab_mutex);
6252         return 0;
6253 }
6254 late_initcall(slab_sysfs_init);
6255 #endif /* SLAB_SUPPORTS_SYSFS */
6256
6257 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) && defined(CONFIG_DEBUG_FS)
6258 static int slab_debugfs_show(struct seq_file *seq, void *v)
6259 {
6260         struct loc_track *t = seq->private;
6261         struct location *l;
6262         unsigned long idx;
6263
6264         idx = (unsigned long) t->idx;
6265         if (idx < t->count) {
6266                 l = &t->loc[idx];
6267
6268                 seq_printf(seq, "%7ld ", l->count);
6269
6270                 if (l->addr)
6271                         seq_printf(seq, "%pS", (void *)l->addr);
6272                 else
6273                         seq_puts(seq, "<not-available>");
6274
6275                 if (l->waste)
6276                         seq_printf(seq, " waste=%lu/%lu",
6277                                 l->count * l->waste, l->waste);
6278
6279                 if (l->sum_time != l->min_time) {
6280                         seq_printf(seq, " age=%ld/%llu/%ld",
6281                                 l->min_time, div_u64(l->sum_time, l->count),
6282                                 l->max_time);
6283                 } else
6284                         seq_printf(seq, " age=%ld", l->min_time);
6285
6286                 if (l->min_pid != l->max_pid)
6287                         seq_printf(seq, " pid=%ld-%ld", l->min_pid, l->max_pid);
6288                 else
6289                         seq_printf(seq, " pid=%ld",
6290                                 l->min_pid);
6291
6292                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)))
6293                         seq_printf(seq, " cpus=%*pbl",
6294                                  cpumask_pr_args(to_cpumask(l->cpus)));
6295
6296                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes))
6297                         seq_printf(seq, " nodes=%*pbl",
6298                                  nodemask_pr_args(&l->nodes));
6299
6300 #ifdef CONFIG_STACKDEPOT
6301                 {
6302                         depot_stack_handle_t handle;
6303                         unsigned long *entries;
6304                         unsigned int nr_entries, j;
6305
6306                         handle = READ_ONCE(l->handle);
6307                         if (handle) {
6308                                 nr_entries = stack_depot_fetch(handle, &entries);
6309                                 seq_puts(seq, "\n");
6310                                 for (j = 0; j < nr_entries; j++)
6311                                         seq_printf(seq, "        %pS\n", (void *)entries[j]);
6312                         }
6313                 }
6314 #endif
6315                 seq_puts(seq, "\n");
6316         }
6317
6318         if (!idx && !t->count)
6319                 seq_puts(seq, "No data\n");
6320
6321         return 0;
6322 }
6323
6324 static void slab_debugfs_stop(struct seq_file *seq, void *v)
6325 {
6326 }
6327
6328 static void *slab_debugfs_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *ppos)
6329 {
6330         struct loc_track *t = seq->private;
6331
6332         t->idx = ++(*ppos);
6333         if (*ppos <= t->count)
6334                 return ppos;
6335
6336         return NULL;
6337 }
6338
6339 static int cmp_loc_by_count(const void *a, const void *b, const void *data)
6340 {
6341         struct location *loc1 = (struct location *)a;
6342         struct location *loc2 = (struct location *)b;
6343
6344         if (loc1->count > loc2->count)
6345                 return -1;
6346         else
6347                 return 1;
6348 }
6349
6350 static void *slab_debugfs_start(struct seq_file *seq, loff_t *ppos)
6351 {
6352         struct loc_track *t = seq->private;
6353
6354         t->idx = *ppos;
6355         return ppos;
6356 }
6357
6358 static const struct seq_operations slab_debugfs_sops = {
6359         .start  = slab_debugfs_start,
6360         .next   = slab_debugfs_next,
6361         .stop   = slab_debugfs_stop,
6362         .show   = slab_debugfs_show,
6363 };
6364
6365 static int slab_debug_trace_open(struct inode *inode, struct file *filep)
6366 {
6367
6368         struct kmem_cache_node *n;
6369         enum track_item alloc;
6370         int node;
6371         struct loc_track *t = __seq_open_private(filep, &slab_debugfs_sops,
6372                                                 sizeof(struct loc_track));
6373         struct kmem_cache *s = file_inode(filep)->i_private;
6374         unsigned long *obj_map;
6375
6376         if (!t)
6377                 return -ENOMEM;
6378
6379         obj_map = bitmap_alloc(oo_objects(s->oo), GFP_KERNEL);
6380         if (!obj_map) {
6381                 seq_release_private(inode, filep);
6382                 return -ENOMEM;
6383         }
6384
6385         if (strcmp(filep->f_path.dentry->d_name.name, "alloc_traces") == 0)
6386                 alloc = TRACK_ALLOC;
6387         else
6388                 alloc = TRACK_FREE;
6389
6390         if (!alloc_loc_track(t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location), GFP_KERNEL)) {
6391                 bitmap_free(obj_map);
6392                 seq_release_private(inode, filep);
6393                 return -ENOMEM;
6394         }
6395
6396         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6397                 unsigned long flags;
6398                 struct slab *slab;
6399
6400                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
6401                         continue;
6402
6403                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
6404                 list_for_each_entry(slab, &n->partial, slab_list)
6405                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6406                 list_for_each_entry(slab, &n->full, slab_list)
6407                         process_slab(t, s, slab, alloc, obj_map);
6408                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
6409         }
6410
6411         /* Sort locations by count */
6412         sort_r(t->loc, t->count, sizeof(struct location),
6413                 cmp_loc_by_count, NULL, NULL);
6414
6415         bitmap_free(obj_map);
6416         return 0;
6417 }
6418
6419 static int slab_debug_trace_release(struct inode *inode, struct file *file)
6420 {
6421         struct seq_file *seq = file->private_data;
6422         struct loc_track *t = seq->private;
6423
6424         free_loc_track(t);
6425         return seq_release_private(inode, file);
6426 }
6427
6428 static const struct file_operations slab_debugfs_fops = {
6429         .open    = slab_debug_trace_open,
6430         .read    = seq_read,
6431         .llseek  = seq_lseek,
6432         .release = slab_debug_trace_release,
6433 };
6434
6435 static void debugfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
6436 {
6437         struct dentry *slab_cache_dir;
6438
6439         if (unlikely(!slab_debugfs_root))
6440                 return;
6441
6442         slab_cache_dir = debugfs_create_dir(s->name, slab_debugfs_root);
6443
6444         debugfs_create_file("alloc_traces", 0400,
6445                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6446
6447         debugfs_create_file("free_traces", 0400,
6448                 slab_cache_dir, s, &slab_debugfs_fops);
6449 }
6450
6451 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s)
6452 {
6453         debugfs_lookup_and_remove(s->name, slab_debugfs_root);
6454 }
6455
6456 static int __init slab_debugfs_init(void)
6457 {
6458         struct kmem_cache *s;
6459
6460         slab_debugfs_root = debugfs_create_dir("slab", NULL);
6461
6462         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
6463                 if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
6464                         debugfs_slab_add(s);
6465
6466         return 0;
6467
6468 }
6469 __initcall(slab_debugfs_init);
6470 #endif
6471 /*
6472  * The /proc/slabinfo ABI
6473  */
6474 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
6475 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo)
6476 {
6477         unsigned long nr_slabs = 0;
6478         unsigned long nr_objs = 0;
6479         unsigned long nr_free = 0;
6480         int node;
6481         struct kmem_cache_node *n;
6482
6483         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
6484                 nr_slabs += node_nr_slabs(n);
6485                 nr_objs += node_nr_objs(n);
6486                 nr_free += count_partial(n, count_free);
6487         }
6488
6489         sinfo->active_objs = nr_objs - nr_free;
6490         sinfo->num_objs = nr_objs;
6491         sinfo->active_slabs = nr_slabs;
6492         sinfo->num_slabs = nr_slabs;
6493         sinfo->objects_per_slab = oo_objects(s->oo);
6494         sinfo->cache_order = oo_order(s->oo);
6495 }
6496
6497 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s)
6498 {
6499 }
6500
6501 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
6502                        size_t count, loff_t *ppos)
6503 {
6504         return -EIO;
6505 }
6506 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */