5c5b9aed10a1072bf7d2e0429e62945d0fbfd4cd
[muen/linux.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 operatios
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/bitops.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include "slab.h"
21 #include <linux/proc_fs.h>
22 #include <linux/notifier.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/kasan.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/cpuset.h>
27 #include <linux/mempolicy.h>
28 #include <linux/ctype.h>
29 #include <linux/debugobjects.h>
30 #include <linux/kallsyms.h>
31 #include <linux/memory.h>
32 #include <linux/math64.h>
33 #include <linux/fault-inject.h>
34 #include <linux/stacktrace.h>
35 #include <linux/prefetch.h>
36 #include <linux/memcontrol.h>
37 #include <linux/random.h>
38
39 #include <trace/events/kmem.h>
40
41 #include "internal.h"
42
43 /*
44  * Lock order:
45  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
46  *   2. node->list_lock
47  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
48  *
49  *   slab_mutex
50  *
51  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
52  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
53  *
54  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
55  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
56  *   double word in the page struct. Meaning
57  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
58  *      B. page->counters       -> Counters of objects
59  *      C. page->frozen         -> frozen state
60  *
61  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
62  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
63  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
64  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
65  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
66  *
67  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
68  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
69  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
70  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
71  *   modified without taking the list lock).
72  *
73  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
74  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
75  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
76  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
77  *   the list lock.
78  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
79  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
80  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
81  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
82  *
83  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
84  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
85  *
86  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
87  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
88  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
89  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
90  * cannot scan all objects.
91  *
92  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
93  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
94  * fast frees and allocs.
95  *
96  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
97  *
98  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
99  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
100  *                      such as satisfying allocations for a specific
101  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
102  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
103  *                      list operations. It is up to the processor holding
104  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
105  *                      when the slab is no longer needed.
106  *
107  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
108  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
109  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
110  *                      freelist that allows lockless access to
111  *                      free objects in addition to the regular freelist
112  *                      that requires the slab lock.
113  *
114  * PageError            Slab requires special handling due to debug
115  *                      options set. This moves slab handling out of
116  *                      the fast path and disables lockless freelists.
117  */
118
119 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
120 {
121 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
122         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
123 #else
124         return 0;
125 #endif
126 }
127
128 void *fixup_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
129 {
130         if (kmem_cache_debug(s) && s->flags & SLAB_RED_ZONE)
131                 p += s->red_left_pad;
132
133         return p;
134 }
135
136 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
137 {
138 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
139         return !kmem_cache_debug(s);
140 #else
141         return false;
142 #endif
143 }
144
145 /*
146  * Issues still to be resolved:
147  *
148  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
149  *
150  * - Variable sizing of the per node arrays
151  */
152
153 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
154 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
155
156 /* Enable to log cmpxchg failures */
157 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
158
159 /*
160  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
161  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
162  */
163 #define MIN_PARTIAL 5
164
165 /*
166  * Maximum number of desirable partial slabs.
167  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
168  * sort the partial list by the number of objects in use.
169  */
170 #define MAX_PARTIAL 10
171
172 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_RED_ZONE | \
173                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
174
175 /*
176  * These debug flags cannot use CMPXCHG because there might be consistency
177  * issues when checking or reading debug information
178  */
179 #define SLAB_NO_CMPXCHG (SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | SLAB_STORE_USER | \
180                                 SLAB_TRACE)
181
182
183 /*
184  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
185  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
186  * metadata.
187  */
188 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
189
190 #define OO_SHIFT        16
191 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
192 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
193
194 /* Internal SLUB flags */
195 /* Poison object */
196 #define __OBJECT_POISON         ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
197 /* Use cmpxchg_double */
198 #define __CMPXCHG_DOUBLE        ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
199
200 /*
201  * Tracking user of a slab.
202  */
203 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
204 struct track {
205         unsigned long addr;     /* Called from address */
206 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
207         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
208 #endif
209         int cpu;                /* Was running on cpu */
210         int pid;                /* Pid context */
211         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
212 };
213
214 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
215
216 #ifdef CONFIG_SYSFS
217 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
218 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
219 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
220 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s);
221 #else
222 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
223 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
224                                                         { return 0; }
225 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
226 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) { }
227 #endif
228
229 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
230 {
231 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
232         /*
233          * The rmw is racy on a preemptible kernel but this is acceptable, so
234          * avoid this_cpu_add()'s irq-disable overhead.
235          */
236         raw_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
237 #endif
238 }
239
240 /********************************************************************
241  *                      Core slab cache functions
242  *******************************************************************/
243
244 /*
245  * Returns freelist pointer (ptr). With hardening, this is obfuscated
246  * with an XOR of the address where the pointer is held and a per-cache
247  * random number.
248  */
249 static inline void *freelist_ptr(const struct kmem_cache *s, void *ptr,
250                                  unsigned long ptr_addr)
251 {
252 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
253         return (void *)((unsigned long)ptr ^ s->random ^ ptr_addr);
254 #else
255         return ptr;
256 #endif
257 }
258
259 /* Returns the freelist pointer recorded at location ptr_addr. */
260 static inline void *freelist_dereference(const struct kmem_cache *s,
261                                          void *ptr_addr)
262 {
263         return freelist_ptr(s, (void *)*(unsigned long *)(ptr_addr),
264                             (unsigned long)ptr_addr);
265 }
266
267 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
268 {
269         return freelist_dereference(s, object + s->offset);
270 }
271
272 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
273 {
274         if (object)
275                 prefetch(freelist_dereference(s, object + s->offset));
276 }
277
278 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
279 {
280         unsigned long freepointer_addr;
281         void *p;
282
283         if (!debug_pagealloc_enabled())
284                 return get_freepointer(s, object);
285
286         freepointer_addr = (unsigned long)object + s->offset;
287         probe_kernel_read(&p, (void **)freepointer_addr, sizeof(p));
288         return freelist_ptr(s, p, freepointer_addr);
289 }
290
291 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
292 {
293         unsigned long freeptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
294
295 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
296         BUG_ON(object == fp); /* naive detection of double free or corruption */
297 #endif
298
299         *(void **)freeptr_addr = freelist_ptr(s, fp, freeptr_addr);
300 }
301
302 /* Loop over all objects in a slab */
303 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
304         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr); \
305                 __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size; \
306                 __p += (__s)->size)
307
308 #define for_each_object_idx(__p, __idx, __s, __addr, __objects) \
309         for (__p = fixup_red_left(__s, __addr), __idx = 1; \
310                 __idx <= __objects; \
311                 __p += (__s)->size, __idx++)
312
313 /* Determine object index from a given position */
314 static inline unsigned int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
315 {
316         return (p - addr) / s->size;
317 }
318
319 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
320 {
321         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
322 }
323
324 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
325                 unsigned long size, int reserved)
326 {
327         struct kmem_cache_order_objects x = {
328                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
329         };
330
331         return x;
332 }
333
334 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
335 {
336         return x.x >> OO_SHIFT;
337 }
338
339 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
340 {
341         return x.x & OO_MASK;
342 }
343
344 /*
345  * Per slab locking using the pagelock
346  */
347 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
348 {
349         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
350         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
351 }
352
353 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
354 {
355         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
356         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
357 }
358
359 static inline void set_page_slub_counters(struct page *page, unsigned long counters_new)
360 {
361         struct page tmp;
362         tmp.counters = counters_new;
363         /*
364          * page->counters can cover frozen/inuse/objects as well
365          * as page->_refcount.  If we assign to ->counters directly
366          * we run the risk of losing updates to page->_refcount, so
367          * be careful and only assign to the fields we need.
368          */
369         page->frozen  = tmp.frozen;
370         page->inuse   = tmp.inuse;
371         page->objects = tmp.objects;
372 }
373
374 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
375 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
376                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
377                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
378                 const char *n)
379 {
380         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
381 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
382     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
383         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
384                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
385                                    freelist_old, counters_old,
386                                    freelist_new, counters_new))
387                         return true;
388         } else
389 #endif
390         {
391                 slab_lock(page);
392                 if (page->freelist == freelist_old &&
393                                         page->counters == counters_old) {
394                         page->freelist = freelist_new;
395                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
396                         slab_unlock(page);
397                         return true;
398                 }
399                 slab_unlock(page);
400         }
401
402         cpu_relax();
403         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
404
405 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
406         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
407 #endif
408
409         return false;
410 }
411
412 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
413                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
414                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
415                 const char *n)
416 {
417 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
418     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
419         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
420                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
421                                    freelist_old, counters_old,
422                                    freelist_new, counters_new))
423                         return true;
424         } else
425 #endif
426         {
427                 unsigned long flags;
428
429                 local_irq_save(flags);
430                 slab_lock(page);
431                 if (page->freelist == freelist_old &&
432                                         page->counters == counters_old) {
433                         page->freelist = freelist_new;
434                         set_page_slub_counters(page, counters_new);
435                         slab_unlock(page);
436                         local_irq_restore(flags);
437                         return true;
438                 }
439                 slab_unlock(page);
440                 local_irq_restore(flags);
441         }
442
443         cpu_relax();
444         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
445
446 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
447         pr_info("%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
448 #endif
449
450         return false;
451 }
452
453 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
454 /*
455  * Determine a map of object in use on a page.
456  *
457  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
458  * not vanish from under us.
459  */
460 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
461 {
462         void *p;
463         void *addr = page_address(page);
464
465         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
466                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
467 }
468
469 static inline int size_from_object(struct kmem_cache *s)
470 {
471         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
472                 return s->size - s->red_left_pad;
473
474         return s->size;
475 }
476
477 static inline void *restore_red_left(struct kmem_cache *s, void *p)
478 {
479         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
480                 p -= s->red_left_pad;
481
482         return p;
483 }
484
485 /*
486  * Debug settings:
487  */
488 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
489 static slab_flags_t slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
490 #else
491 static slab_flags_t slub_debug;
492 #endif
493
494 static char *slub_debug_slabs;
495 static int disable_higher_order_debug;
496
497 /*
498  * slub is about to manipulate internal object metadata.  This memory lies
499  * outside the range of the allocated object, so accessing it would normally
500  * be reported by kasan as a bounds error.  metadata_access_enable() is used
501  * to tell kasan that these accesses are OK.
502  */
503 static inline void metadata_access_enable(void)
504 {
505         kasan_disable_current();
506 }
507
508 static inline void metadata_access_disable(void)
509 {
510         kasan_enable_current();
511 }
512
513 /*
514  * Object debugging
515  */
516
517 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
518 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
519                                 struct page *page, void *object)
520 {
521         void *base;
522
523         if (!object)
524                 return 1;
525
526         base = page_address(page);
527         object = restore_red_left(s, object);
528         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
529                 (object - base) % s->size) {
530                 return 0;
531         }
532
533         return 1;
534 }
535
536 static void print_section(char *level, char *text, u8 *addr,
537                           unsigned int length)
538 {
539         metadata_access_enable();
540         print_hex_dump(level, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
541                         length, 1);
542         metadata_access_disable();
543 }
544
545 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
546         enum track_item alloc)
547 {
548         struct track *p;
549
550         if (s->offset)
551                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
552         else
553                 p = object + s->inuse;
554
555         return p + alloc;
556 }
557
558 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
559                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
560 {
561         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
562
563         if (addr) {
564 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
565                 struct stack_trace trace;
566                 int i;
567
568                 trace.nr_entries = 0;
569                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
570                 trace.entries = p->addrs;
571                 trace.skip = 3;
572                 metadata_access_enable();
573                 save_stack_trace(&trace);
574                 metadata_access_disable();
575
576                 /* See rant in lockdep.c */
577                 if (trace.nr_entries != 0 &&
578                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
579                         trace.nr_entries--;
580
581                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
582                         p->addrs[i] = 0;
583 #endif
584                 p->addr = addr;
585                 p->cpu = smp_processor_id();
586                 p->pid = current->pid;
587                 p->when = jiffies;
588         } else
589                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
590 }
591
592 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
593 {
594         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
595                 return;
596
597         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
598         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
599 }
600
601 static void print_track(const char *s, struct track *t, unsigned long pr_time)
602 {
603         if (!t->addr)
604                 return;
605
606         pr_err("INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
607                s, (void *)t->addr, pr_time - t->when, t->cpu, t->pid);
608 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
609         {
610                 int i;
611                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
612                         if (t->addrs[i])
613                                 pr_err("\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
614                         else
615                                 break;
616         }
617 #endif
618 }
619
620 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
621 {
622         unsigned long pr_time = jiffies;
623         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
624                 return;
625
626         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC), pr_time);
627         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE), pr_time);
628 }
629
630 static void print_page_info(struct page *page)
631 {
632         pr_err("INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
633                page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
634
635 }
636
637 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
638 {
639         struct va_format vaf;
640         va_list args;
641
642         va_start(args, fmt);
643         vaf.fmt = fmt;
644         vaf.va = &args;
645         pr_err("=============================================================================\n");
646         pr_err("BUG %s (%s): %pV\n", s->name, print_tainted(), &vaf);
647         pr_err("-----------------------------------------------------------------------------\n\n");
648
649         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
650         va_end(args);
651 }
652
653 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
654 {
655         struct va_format vaf;
656         va_list args;
657
658         va_start(args, fmt);
659         vaf.fmt = fmt;
660         vaf.va = &args;
661         pr_err("FIX %s: %pV\n", s->name, &vaf);
662         va_end(args);
663 }
664
665 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
666 {
667         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
668         u8 *addr = page_address(page);
669
670         print_tracking(s, p);
671
672         print_page_info(page);
673
674         pr_err("INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
675                p, p - addr, get_freepointer(s, p));
676
677         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
678                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p - s->red_left_pad,
679                               s->red_left_pad);
680         else if (p > addr + 16)
681                 print_section(KERN_ERR, "Bytes b4 ", p - 16, 16);
682
683         print_section(KERN_ERR, "Object ", p,
684                       min_t(unsigned int, s->object_size, PAGE_SIZE));
685         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
686                 print_section(KERN_ERR, "Redzone ", p + s->object_size,
687                         s->inuse - s->object_size);
688
689         if (s->offset)
690                 off = s->offset + sizeof(void *);
691         else
692                 off = s->inuse;
693
694         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
695                 off += 2 * sizeof(struct track);
696
697         off += kasan_metadata_size(s);
698
699         if (off != size_from_object(s))
700                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
701                 print_section(KERN_ERR, "Padding ", p + off,
702                               size_from_object(s) - off);
703
704         dump_stack();
705 }
706
707 void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
708                         u8 *object, char *reason)
709 {
710         slab_bug(s, "%s", reason);
711         print_trailer(s, page, object);
712 }
713
714 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
715                         const char *fmt, ...)
716 {
717         va_list args;
718         char buf[100];
719
720         va_start(args, fmt);
721         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
722         va_end(args);
723         slab_bug(s, "%s", buf);
724         print_page_info(page);
725         dump_stack();
726 }
727
728 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
729 {
730         u8 *p = object;
731
732         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
733                 memset(p - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad);
734
735         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
736                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
737                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
738         }
739
740         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
741                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
742 }
743
744 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
745                                                 void *from, void *to)
746 {
747         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
748         memset(from, data, to - from);
749 }
750
751 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
752                         u8 *object, char *what,
753                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
754 {
755         u8 *fault;
756         u8 *end;
757
758         metadata_access_enable();
759         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
760         metadata_access_disable();
761         if (!fault)
762                 return 1;
763
764         end = start + bytes;
765         while (end > fault && end[-1] == value)
766                 end--;
767
768         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
769         pr_err("INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
770                                         fault, end - 1, fault[0], value);
771         print_trailer(s, page, object);
772
773         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
774         return 0;
775 }
776
777 /*
778  * Object layout:
779  *
780  * object address
781  *      Bytes of the object to be managed.
782  *      If the freepointer may overlay the object then the free
783  *      pointer is the first word of the object.
784  *
785  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
786  *      0xa5 (POISON_END)
787  *
788  * object + s->object_size
789  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
790  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
791  *      object_size == inuse.
792  *
793  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
794  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
795  *
796  * object + s->inuse
797  *      Meta data starts here.
798  *
799  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
800  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
801  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
802  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
803  *              before the word boundary.
804  *
805  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
806  *
807  * object + s->size
808  *      Nothing is used beyond s->size.
809  *
810  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
811  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
812  * may be used with merged slabcaches.
813  */
814
815 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
816 {
817         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
818
819         if (s->offset)
820                 /* Freepointer is placed after the object. */
821                 off += sizeof(void *);
822
823         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
824                 /* We also have user information there */
825                 off += 2 * sizeof(struct track);
826
827         off += kasan_metadata_size(s);
828
829         if (size_from_object(s) == off)
830                 return 1;
831
832         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
833                         p + off, POISON_INUSE, size_from_object(s) - off);
834 }
835
836 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
837 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
838 {
839         u8 *start;
840         u8 *fault;
841         u8 *end;
842         u8 *pad;
843         int length;
844         int remainder;
845
846         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
847                 return 1;
848
849         start = page_address(page);
850         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
851         end = start + length;
852         remainder = length % s->size;
853         if (!remainder)
854                 return 1;
855
856         pad = end - remainder;
857         metadata_access_enable();
858         fault = memchr_inv(pad, POISON_INUSE, remainder);
859         metadata_access_disable();
860         if (!fault)
861                 return 1;
862         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
863                 end--;
864
865         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
866         print_section(KERN_ERR, "Padding ", pad, remainder);
867
868         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, fault, end);
869         return 0;
870 }
871
872 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
873                                         void *object, u8 val)
874 {
875         u8 *p = object;
876         u8 *endobject = object + s->object_size;
877
878         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
879                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
880                         object - s->red_left_pad, val, s->red_left_pad))
881                         return 0;
882
883                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
884                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
885                         return 0;
886         } else {
887                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
888                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
889                                 endobject, POISON_INUSE,
890                                 s->inuse - s->object_size);
891                 }
892         }
893
894         if (s->flags & SLAB_POISON) {
895                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
896                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
897                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
898                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
899                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
900                         return 0;
901                 /*
902                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
903                  */
904                 check_pad_bytes(s, page, p);
905         }
906
907         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
908                 /*
909                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
910                  * freepointer while object is allocated.
911                  */
912                 return 1;
913
914         /* Check free pointer validity */
915         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
916                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
917                 /*
918                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
919                  * of the free objects in this slab. May cause
920                  * another error because the object count is now wrong.
921                  */
922                 set_freepointer(s, p, NULL);
923                 return 0;
924         }
925         return 1;
926 }
927
928 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
929 {
930         int maxobj;
931
932         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
933
934         if (!PageSlab(page)) {
935                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
936                 return 0;
937         }
938
939         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
940         if (page->objects > maxobj) {
941                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
942                         page->objects, maxobj);
943                 return 0;
944         }
945         if (page->inuse > page->objects) {
946                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
947                         page->inuse, page->objects);
948                 return 0;
949         }
950         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
951         slab_pad_check(s, page);
952         return 1;
953 }
954
955 /*
956  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
957  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
958  */
959 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
960 {
961         int nr = 0;
962         void *fp;
963         void *object = NULL;
964         int max_objects;
965
966         fp = page->freelist;
967         while (fp && nr <= page->objects) {
968                 if (fp == search)
969                         return 1;
970                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
971                         if (object) {
972                                 object_err(s, page, object,
973                                         "Freechain corrupt");
974                                 set_freepointer(s, object, NULL);
975                         } else {
976                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
977                                 page->freelist = NULL;
978                                 page->inuse = page->objects;
979                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
980                                 return 0;
981                         }
982                         break;
983                 }
984                 object = fp;
985                 fp = get_freepointer(s, object);
986                 nr++;
987         }
988
989         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
990         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
991                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
992
993         if (page->objects != max_objects) {
994                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but should be %d",
995                          page->objects, max_objects);
996                 page->objects = max_objects;
997                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
998         }
999         if (page->inuse != page->objects - nr) {
1000                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but counted were %d",
1001                          page->inuse, page->objects - nr);
1002                 page->inuse = page->objects - nr;
1003                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
1004         }
1005         return search == NULL;
1006 }
1007
1008 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1009                                                                 int alloc)
1010 {
1011         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
1012                 pr_info("TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
1013                         s->name,
1014                         alloc ? "alloc" : "free",
1015                         object, page->inuse,
1016                         page->freelist);
1017
1018                 if (!alloc)
1019                         print_section(KERN_INFO, "Object ", (void *)object,
1020                                         s->object_size);
1021
1022                 dump_stack();
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1028  */
1029 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1030         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1031 {
1032         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1033                 return;
1034
1035         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1036         list_add(&page->lru, &n->full);
1037 }
1038
1039 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1040 {
1041         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1042                 return;
1043
1044         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1045         list_del(&page->lru);
1046 }
1047
1048 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1049 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1050 {
1051         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1052
1053         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1054 }
1055
1056 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1057 {
1058         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1059 }
1060
1061 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1062 {
1063         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1064
1065         /*
1066          * May be called early in order to allocate a slab for the
1067          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1068          * dilemma by deferring the increment of the count during
1069          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1070          */
1071         if (likely(n)) {
1072                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1073                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1074         }
1075 }
1076 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1077 {
1078         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1079
1080         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1081         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1082 }
1083
1084 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1085 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1086                                                                 void *object)
1087 {
1088         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1089                 return;
1090
1091         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1092         init_tracking(s, object);
1093 }
1094
1095 static inline int alloc_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1096                                         struct page *page,
1097                                         void *object, unsigned long addr)
1098 {
1099         if (!check_slab(s, page))
1100                 return 0;
1101
1102         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1103                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1104                 return 0;
1105         }
1106
1107         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1108                 return 0;
1109
1110         return 1;
1111 }
1112
1113 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1114                                         struct page *page,
1115                                         void *object, unsigned long addr)
1116 {
1117         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1118                 if (!alloc_consistency_checks(s, page, object, addr))
1119                         goto bad;
1120         }
1121
1122         /* Success perform special debug activities for allocs */
1123         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1124                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1125         trace(s, page, object, 1);
1126         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1127         return 1;
1128
1129 bad:
1130         if (PageSlab(page)) {
1131                 /*
1132                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1133                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1134                  * as used avoids touching the remaining objects.
1135                  */
1136                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1137                 page->inuse = page->objects;
1138                 page->freelist = NULL;
1139         }
1140         return 0;
1141 }
1142
1143 static inline int free_consistency_checks(struct kmem_cache *s,
1144                 struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1145 {
1146         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1147                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1148                 return 0;
1149         }
1150
1151         if (on_freelist(s, page, object)) {
1152                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1153                 return 0;
1154         }
1155
1156         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1157                 return 0;
1158
1159         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1160                 if (!PageSlab(page)) {
1161                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) outside of slab",
1162                                  object);
1163                 } else if (!page->slab_cache) {
1164                         pr_err("SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1165                                object);
1166                         dump_stack();
1167                 } else
1168                         object_err(s, page, object,
1169                                         "page slab pointer corrupt.");
1170                 return 0;
1171         }
1172         return 1;
1173 }
1174
1175 /* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
1176 static noinline int free_debug_processing(
1177         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1178         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1179         unsigned long addr)
1180 {
1181         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1182         void *object = head;
1183         int cnt = 0;
1184         unsigned long uninitialized_var(flags);
1185         int ret = 0;
1186
1187         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1188         slab_lock(page);
1189
1190         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1191                 if (!check_slab(s, page))
1192                         goto out;
1193         }
1194
1195 next_object:
1196         cnt++;
1197
1198         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1199                 if (!free_consistency_checks(s, page, object, addr))
1200                         goto out;
1201         }
1202
1203         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1204                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1205         trace(s, page, object, 0);
1206         /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
1207         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1208
1209         /* Reached end of constructed freelist yet? */
1210         if (object != tail) {
1211                 object = get_freepointer(s, object);
1212                 goto next_object;
1213         }
1214         ret = 1;
1215
1216 out:
1217         if (cnt != bulk_cnt)
1218                 slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
1219                          bulk_cnt, cnt);
1220
1221         slab_unlock(page);
1222         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1223         if (!ret)
1224                 slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1225         return ret;
1226 }
1227
1228 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1229 {
1230         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1231         if (*str++ != '=' || !*str)
1232                 /*
1233                  * No options specified. Switch on full debugging.
1234                  */
1235                 goto out;
1236
1237         if (*str == ',')
1238                 /*
1239                  * No options but restriction on slabs. This means full
1240                  * debugging for slabs matching a pattern.
1241                  */
1242                 goto check_slabs;
1243
1244         slub_debug = 0;
1245         if (*str == '-')
1246                 /*
1247                  * Switch off all debugging measures.
1248                  */
1249                 goto out;
1250
1251         /*
1252          * Determine which debug features should be switched on
1253          */
1254         for (; *str && *str != ','; str++) {
1255                 switch (tolower(*str)) {
1256                 case 'f':
1257                         slub_debug |= SLAB_CONSISTENCY_CHECKS;
1258                         break;
1259                 case 'z':
1260                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1261                         break;
1262                 case 'p':
1263                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1264                         break;
1265                 case 'u':
1266                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1267                         break;
1268                 case 't':
1269                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1270                         break;
1271                 case 'a':
1272                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1273                         break;
1274                 case 'o':
1275                         /*
1276                          * Avoid enabling debugging on caches if its minimum
1277                          * order would increase as a result.
1278                          */
1279                         disable_higher_order_debug = 1;
1280                         break;
1281                 default:
1282                         pr_err("slub_debug option '%c' unknown. skipped\n",
1283                                *str);
1284                 }
1285         }
1286
1287 check_slabs:
1288         if (*str == ',')
1289                 slub_debug_slabs = str + 1;
1290 out:
1291         return 1;
1292 }
1293
1294 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1295
1296 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1297         slab_flags_t flags, const char *name,
1298         void (*ctor)(void *))
1299 {
1300         /*
1301          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1302          */
1303         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs || (name &&
1304                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)))))
1305                 flags |= slub_debug;
1306
1307         return flags;
1308 }
1309 #else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
1310 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1311                         struct page *page, void *object) {}
1312
1313 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1314         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1315
1316 static inline int free_debug_processing(
1317         struct kmem_cache *s, struct page *page,
1318         void *head, void *tail, int bulk_cnt,
1319         unsigned long addr) { return 0; }
1320
1321 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1322                         { return 1; }
1323 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1324                         void *object, u8 val) { return 1; }
1325 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1326                                         struct page *page) {}
1327 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1328                                         struct page *page) {}
1329 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1330         slab_flags_t flags, const char *name,
1331         void (*ctor)(void *))
1332 {
1333         return flags;
1334 }
1335 #define slub_debug 0
1336
1337 #define disable_higher_order_debug 0
1338
1339 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1340                                                         { return 0; }
1341 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1342                                                         { return 0; }
1343 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1344                                                         int objects) {}
1345 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1346                                                         int objects) {}
1347
1348 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1349
1350 /*
1351  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
1352  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
1353  */
1354 static inline void kmalloc_large_node_hook(void *ptr, size_t size, gfp_t flags)
1355 {
1356         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
1357         kasan_kmalloc_large(ptr, size, flags);
1358 }
1359
1360 static __always_inline void kfree_hook(void *x)
1361 {
1362         kmemleak_free(x);
1363         kasan_kfree_large(x, _RET_IP_);
1364 }
1365
1366 static __always_inline void *slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
1367 {
1368         void *freeptr;
1369
1370         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1371
1372         /*
1373          * Trouble is that we may no longer disable interrupts in the fast path
1374          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
1375          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
1376          */
1377 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1378         {
1379                 unsigned long flags;
1380
1381                 local_irq_save(flags);
1382                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
1383                 local_irq_restore(flags);
1384         }
1385 #endif
1386         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1387                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
1388
1389         freeptr = get_freepointer(s, x);
1390         /*
1391          * kasan_slab_free() may put x into memory quarantine, delaying its
1392          * reuse. In this case the object's freelist pointer is changed.
1393          */
1394         kasan_slab_free(s, x, _RET_IP_);
1395         return freeptr;
1396 }
1397
1398 static inline void slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
1399                                            void *head, void *tail)
1400 {
1401 /*
1402  * Compiler cannot detect this function can be removed if slab_free_hook()
1403  * evaluates to nothing.  Thus, catch all relevant config debug options here.
1404  */
1405 #if defined(CONFIG_LOCKDEP)     ||              \
1406         defined(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK) ||       \
1407         defined(CONFIG_DEBUG_OBJECTS_FREE) ||   \
1408         defined(CONFIG_KASAN)
1409
1410         void *object = head;
1411         void *tail_obj = tail ? : head;
1412         void *freeptr;
1413
1414         do {
1415                 freeptr = slab_free_hook(s, object);
1416         } while ((object != tail_obj) && (object = freeptr));
1417 #endif
1418 }
1419
1420 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1421                                 void *object)
1422 {
1423         setup_object_debug(s, page, object);
1424         kasan_init_slab_obj(s, object);
1425         if (unlikely(s->ctor)) {
1426                 kasan_unpoison_object_data(s, object);
1427                 s->ctor(object);
1428                 kasan_poison_object_data(s, object);
1429         }
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Slab allocation and freeing
1434  */
1435 static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
1436                 gfp_t flags, int node, struct kmem_cache_order_objects oo)
1437 {
1438         struct page *page;
1439         int order = oo_order(oo);
1440
1441         if (node == NUMA_NO_NODE)
1442                 page = alloc_pages(flags, order);
1443         else
1444                 page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
1445
1446         if (page && memcg_charge_slab(page, flags, order, s)) {
1447                 __free_pages(page, order);
1448                 page = NULL;
1449         }
1450
1451         return page;
1452 }
1453
1454 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1455 /* Pre-initialize the random sequence cache */
1456 static int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1457 {
1458         int err;
1459         unsigned long i, count = oo_objects(s->oo);
1460
1461         /* Bailout if already initialised */
1462         if (s->random_seq)
1463                 return 0;
1464
1465         err = cache_random_seq_create(s, count, GFP_KERNEL);
1466         if (err) {
1467                 pr_err("SLUB: Unable to initialize free list for %s\n",
1468                         s->name);
1469                 return err;
1470         }
1471
1472         /* Transform to an offset on the set of pages */
1473         if (s->random_seq) {
1474                 for (i = 0; i < count; i++)
1475                         s->random_seq[i] *= s->size;
1476         }
1477         return 0;
1478 }
1479
1480 /* Initialize each random sequence freelist per cache */
1481 static void __init init_freelist_randomization(void)
1482 {
1483         struct kmem_cache *s;
1484
1485         mutex_lock(&slab_mutex);
1486
1487         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
1488                 init_cache_random_seq(s);
1489
1490         mutex_unlock(&slab_mutex);
1491 }
1492
1493 /* Get the next entry on the pre-computed freelist randomized */
1494 static void *next_freelist_entry(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1495                                 unsigned long *pos, void *start,
1496                                 unsigned long page_limit,
1497                                 unsigned long freelist_count)
1498 {
1499         unsigned int idx;
1500
1501         /*
1502          * If the target page allocation failed, the number of objects on the
1503          * page might be smaller than the usual size defined by the cache.
1504          */
1505         do {
1506                 idx = s->random_seq[*pos];
1507                 *pos += 1;
1508                 if (*pos >= freelist_count)
1509                         *pos = 0;
1510         } while (unlikely(idx >= page_limit));
1511
1512         return (char *)start + idx;
1513 }
1514
1515 /* Shuffle the single linked freelist based on a random pre-computed sequence */
1516 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1517 {
1518         void *start;
1519         void *cur;
1520         void *next;
1521         unsigned long idx, pos, page_limit, freelist_count;
1522
1523         if (page->objects < 2 || !s->random_seq)
1524                 return false;
1525
1526         freelist_count = oo_objects(s->oo);
1527         pos = get_random_int() % freelist_count;
1528
1529         page_limit = page->objects * s->size;
1530         start = fixup_red_left(s, page_address(page));
1531
1532         /* First entry is used as the base of the freelist */
1533         cur = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1534                                 freelist_count);
1535         page->freelist = cur;
1536
1537         for (idx = 1; idx < page->objects; idx++) {
1538                 setup_object(s, page, cur);
1539                 next = next_freelist_entry(s, page, &pos, start, page_limit,
1540                         freelist_count);
1541                 set_freepointer(s, cur, next);
1542                 cur = next;
1543         }
1544         setup_object(s, page, cur);
1545         set_freepointer(s, cur, NULL);
1546
1547         return true;
1548 }
1549 #else
1550 static inline int init_cache_random_seq(struct kmem_cache *s)
1551 {
1552         return 0;
1553 }
1554 static inline void init_freelist_randomization(void) { }
1555 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1556 {
1557         return false;
1558 }
1559 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1560
1561 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1562 {
1563         struct page *page;
1564         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1565         gfp_t alloc_gfp;
1566         void *start, *p;
1567         int idx, order;
1568         bool shuffle;
1569
1570         flags &= gfp_allowed_mask;
1571
1572         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1573                 local_irq_enable();
1574
1575         flags |= s->allocflags;
1576
1577         /*
1578          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1579          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1580          */
1581         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1582         if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
1583                 alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
1584
1585         page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1586         if (unlikely(!page)) {
1587                 oo = s->min;
1588                 alloc_gfp = flags;
1589                 /*
1590                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1591                  * Try a lower order alloc if possible
1592                  */
1593                 page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
1594                 if (unlikely(!page))
1595                         goto out;
1596                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1597         }
1598
1599         page->objects = oo_objects(oo);
1600
1601         order = compound_order(page);
1602         page->slab_cache = s;
1603         __SetPageSlab(page);
1604         if (page_is_pfmemalloc(page))
1605                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1606
1607         start = page_address(page);
1608
1609         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1610                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1611
1612         kasan_poison_slab(page);
1613
1614         shuffle = shuffle_freelist(s, page);
1615
1616         if (!shuffle) {
1617                 for_each_object_idx(p, idx, s, start, page->objects) {
1618                         setup_object(s, page, p);
1619                         if (likely(idx < page->objects))
1620                                 set_freepointer(s, p, p + s->size);
1621                         else
1622                                 set_freepointer(s, p, NULL);
1623                 }
1624                 page->freelist = fixup_red_left(s, start);
1625         }
1626
1627         page->inuse = page->objects;
1628         page->frozen = 1;
1629
1630 out:
1631         if (gfpflags_allow_blocking(flags))
1632                 local_irq_disable();
1633         if (!page)
1634                 return NULL;
1635
1636         mod_lruvec_page_state(page,
1637                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1638                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1639                 1 << oo_order(oo));
1640
1641         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1642
1643         return page;
1644 }
1645
1646 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1647 {
1648         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
1649                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
1650                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
1651                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
1652                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
1653                 dump_stack();
1654         }
1655
1656         return allocate_slab(s,
1657                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1658 }
1659
1660 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1661 {
1662         int order = compound_order(page);
1663         int pages = 1 << order;
1664
1665         if (s->flags & SLAB_CONSISTENCY_CHECKS) {
1666                 void *p;
1667
1668                 slab_pad_check(s, page);
1669                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1670                                                 page->objects)
1671                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1672         }
1673
1674         mod_lruvec_page_state(page,
1675                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1676                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1677                 -pages);
1678
1679         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1680         __ClearPageSlab(page);
1681
1682         page_mapcount_reset(page);
1683         if (current->reclaim_state)
1684                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1685         memcg_uncharge_slab(page, order, s);
1686         __free_pages(page, order);
1687 }
1688
1689 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1690         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1691
1692 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1693 {
1694         struct page *page;
1695
1696         if (need_reserve_slab_rcu)
1697                 page = virt_to_head_page(h);
1698         else
1699                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1700
1701         __free_slab(page->slab_cache, page);
1702 }
1703
1704 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1705 {
1706         if (unlikely(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)) {
1707                 struct rcu_head *head;
1708
1709                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1710                         int order = compound_order(page);
1711                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1712
1713                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1714                         head = page_address(page) + offset;
1715                 } else {
1716                         head = &page->rcu_head;
1717                 }
1718
1719                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1720         } else
1721                 __free_slab(s, page);
1722 }
1723
1724 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1725 {
1726         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1727         free_slab(s, page);
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Management of partially allocated slabs.
1732  */
1733 static inline void
1734 __add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page, int tail)
1735 {
1736         n->nr_partial++;
1737         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1738                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1739         else
1740                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1741 }
1742
1743 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1744                                 struct page *page, int tail)
1745 {
1746         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1747         __add_partial(n, page, tail);
1748 }
1749
1750 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1751                                         struct page *page)
1752 {
1753         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1754         list_del(&page->lru);
1755         n->nr_partial--;
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1760  * return the pointer to the freelist.
1761  *
1762  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1763  */
1764 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1765                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1766                 int mode, int *objects)
1767 {
1768         void *freelist;
1769         unsigned long counters;
1770         struct page new;
1771
1772         lockdep_assert_held(&n->list_lock);
1773
1774         /*
1775          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1776          * The old freelist is the list of objects for the
1777          * per cpu allocation list.
1778          */
1779         freelist = page->freelist;
1780         counters = page->counters;
1781         new.counters = counters;
1782         *objects = new.objects - new.inuse;
1783         if (mode) {
1784                 new.inuse = page->objects;
1785                 new.freelist = NULL;
1786         } else {
1787                 new.freelist = freelist;
1788         }
1789
1790         VM_BUG_ON(new.frozen);
1791         new.frozen = 1;
1792
1793         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1794                         freelist, counters,
1795                         new.freelist, new.counters,
1796                         "acquire_slab"))
1797                 return NULL;
1798
1799         remove_partial(n, page);
1800         WARN_ON(!freelist);
1801         return freelist;
1802 }
1803
1804 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1805 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1806
1807 /*
1808  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1809  */
1810 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1811                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1812 {
1813         struct page *page, *page2;
1814         void *object = NULL;
1815         unsigned int available = 0;
1816         int objects;
1817
1818         /*
1819          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1820          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1821          * partial slab and there is none available then get_partials()
1822          * will return NULL.
1823          */
1824         if (!n || !n->nr_partial)
1825                 return NULL;
1826
1827         spin_lock(&n->list_lock);
1828         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1829                 void *t;
1830
1831                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1832                         continue;
1833
1834                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1835                 if (!t)
1836                         break;
1837
1838                 available += objects;
1839                 if (!object) {
1840                         c->page = page;
1841                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1842                         object = t;
1843                 } else {
1844                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1845                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1846                 }
1847                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1848                         || available > slub_cpu_partial(s) / 2)
1849                         break;
1850
1851         }
1852         spin_unlock(&n->list_lock);
1853         return object;
1854 }
1855
1856 /*
1857  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1858  */
1859 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1860                 struct kmem_cache_cpu *c)
1861 {
1862 #ifdef CONFIG_NUMA
1863         struct zonelist *zonelist;
1864         struct zoneref *z;
1865         struct zone *zone;
1866         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1867         void *object;
1868         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1869
1870         /*
1871          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1872          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1873          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1874          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1875          *
1876          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1877          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1878          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1879          * from other nodes and filled up.
1880          *
1881          * If /sys/kernel/slab/xx/remote_node_defrag_ratio is set to 100
1882          * (which makes defrag_ratio = 1000) then every (well almost)
1883          * allocation will first attempt to defrag slab caches on other nodes.
1884          * This means scanning over all nodes to look for partial slabs which
1885          * may be expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1886          * with available objects.
1887          */
1888         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1889                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1890                 return NULL;
1891
1892         do {
1893                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1894                 zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
1895                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1896                         struct kmem_cache_node *n;
1897
1898                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1899
1900                         if (n && cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
1901                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1902                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1903                                 if (object) {
1904                                         /*
1905                                          * Don't check read_mems_allowed_retry()
1906                                          * here - if mems_allowed was updated in
1907                                          * parallel, that was a harmless race
1908                                          * between allocation and the cpuset
1909                                          * update
1910                                          */
1911                                         return object;
1912                                 }
1913                         }
1914                 }
1915         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1916 #endif
1917         return NULL;
1918 }
1919
1920 /*
1921  * Get a partial page, lock it and return it.
1922  */
1923 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1924                 struct kmem_cache_cpu *c)
1925 {
1926         void *object;
1927         int searchnode = node;
1928
1929         if (node == NUMA_NO_NODE)
1930                 searchnode = numa_mem_id();
1931         else if (!node_present_pages(node))
1932                 searchnode = node_to_mem_node(node);
1933
1934         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1935         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1936                 return object;
1937
1938         return get_any_partial(s, flags, c);
1939 }
1940
1941 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1942 /*
1943  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1944  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1945  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1946  */
1947 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1948 #else
1949 /*
1950  * No preemption supported therefore also no need to check for
1951  * different cpus.
1952  */
1953 #define TID_STEP 1
1954 #endif
1955
1956 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1957 {
1958         return tid + TID_STEP;
1959 }
1960
1961 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1962 {
1963         return tid % TID_STEP;
1964 }
1965
1966 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1967 {
1968         return tid / TID_STEP;
1969 }
1970
1971 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1972 {
1973         return cpu;
1974 }
1975
1976 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1977                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1978 {
1979 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1980         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1981
1982         pr_info("%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1983
1984 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1985         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1986                 pr_warn("due to cpu change %d -> %d\n",
1987                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1988         else
1989 #endif
1990         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1991                 pr_warn("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1992                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1993         else
1994                 pr_warn("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1995                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1996 #endif
1997         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1998 }
1999
2000 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2001 {
2002         int cpu;
2003
2004         for_each_possible_cpu(cpu)
2005                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Remove the cpu slab
2010  */
2011 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2012                                 void *freelist, struct kmem_cache_cpu *c)
2013 {
2014         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
2015         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
2016         int lock = 0;
2017         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
2018         void *nextfree;
2019         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
2020         struct page new;
2021         struct page old;
2022
2023         if (page->freelist) {
2024                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
2025                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
2026         }
2027
2028         /*
2029          * Stage one: Free all available per cpu objects back
2030          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
2031          * last one.
2032          *
2033          * There is no need to take the list->lock because the page
2034          * is still frozen.
2035          */
2036         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
2037                 void *prior;
2038                 unsigned long counters;
2039
2040                 do {
2041                         prior = page->freelist;
2042                         counters = page->counters;
2043                         set_freepointer(s, freelist, prior);
2044                         new.counters = counters;
2045                         new.inuse--;
2046                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
2047
2048                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2049                         prior, counters,
2050                         freelist, new.counters,
2051                         "drain percpu freelist"));
2052
2053                 freelist = nextfree;
2054         }
2055
2056         /*
2057          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
2058          * list presence reflects the actual number of objects
2059          * during unfreeze.
2060          *
2061          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
2062          * with the count. If there is a mismatch then the page
2063          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
2064          *
2065          * Then we restart the process which may have to remove
2066          * the page from the list that we just put it on again
2067          * because the number of objects in the slab may have
2068          * changed.
2069          */
2070 redo:
2071
2072         old.freelist = page->freelist;
2073         old.counters = page->counters;
2074         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2075
2076         /* Determine target state of the slab */
2077         new.counters = old.counters;
2078         if (freelist) {
2079                 new.inuse--;
2080                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
2081                 new.freelist = freelist;
2082         } else
2083                 new.freelist = old.freelist;
2084
2085         new.frozen = 0;
2086
2087         if (!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)
2088                 m = M_FREE;
2089         else if (new.freelist) {
2090                 m = M_PARTIAL;
2091                 if (!lock) {
2092                         lock = 1;
2093                         /*
2094                          * Taking the spinlock removes the possiblity
2095                          * that acquire_slab() will see a slab page that
2096                          * is frozen
2097                          */
2098                         spin_lock(&n->list_lock);
2099                 }
2100         } else {
2101                 m = M_FULL;
2102                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
2103                         lock = 1;
2104                         /*
2105                          * This also ensures that the scanning of full
2106                          * slabs from diagnostic functions will not see
2107                          * any frozen slabs.
2108                          */
2109                         spin_lock(&n->list_lock);
2110                 }
2111         }
2112
2113         if (l != m) {
2114
2115                 if (l == M_PARTIAL)
2116
2117                         remove_partial(n, page);
2118
2119                 else if (l == M_FULL)
2120
2121                         remove_full(s, n, page);
2122
2123                 if (m == M_PARTIAL) {
2124
2125                         add_partial(n, page, tail);
2126                         stat(s, tail);
2127
2128                 } else if (m == M_FULL) {
2129
2130                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
2131                         add_full(s, n, page);
2132
2133                 }
2134         }
2135
2136         l = m;
2137         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2138                                 old.freelist, old.counters,
2139                                 new.freelist, new.counters,
2140                                 "unfreezing slab"))
2141                 goto redo;
2142
2143         if (lock)
2144                 spin_unlock(&n->list_lock);
2145
2146         if (m == M_FREE) {
2147                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2148                 discard_slab(s, page);
2149                 stat(s, FREE_SLAB);
2150         }
2151
2152         c->page = NULL;
2153         c->freelist = NULL;
2154 }
2155
2156 /*
2157  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
2158  *
2159  * This function must be called with interrupts disabled
2160  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
2161  * to guarantee no concurrent accesses).
2162  */
2163 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
2164                 struct kmem_cache_cpu *c)
2165 {
2166 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2167         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
2168         struct page *page, *discard_page = NULL;
2169
2170         while ((page = c->partial)) {
2171                 struct page new;
2172                 struct page old;
2173
2174                 c->partial = page->next;
2175
2176                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
2177                 if (n != n2) {
2178                         if (n)
2179                                 spin_unlock(&n->list_lock);
2180
2181                         n = n2;
2182                         spin_lock(&n->list_lock);
2183                 }
2184
2185                 do {
2186
2187                         old.freelist = page->freelist;
2188                         old.counters = page->counters;
2189                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
2190
2191                         new.counters = old.counters;
2192                         new.freelist = old.freelist;
2193
2194                         new.frozen = 0;
2195
2196                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2197                                 old.freelist, old.counters,
2198                                 new.freelist, new.counters,
2199                                 "unfreezing slab"));
2200
2201                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial)) {
2202                         page->next = discard_page;
2203                         discard_page = page;
2204                 } else {
2205                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2206                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2207                 }
2208         }
2209
2210         if (n)
2211                 spin_unlock(&n->list_lock);
2212
2213         while (discard_page) {
2214                 page = discard_page;
2215                 discard_page = discard_page->next;
2216
2217                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
2218                 discard_slab(s, page);
2219                 stat(s, FREE_SLAB);
2220         }
2221 #endif
2222 }
2223
2224 /*
2225  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
2226  * slot if available.
2227  *
2228  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
2229  * per node partial list.
2230  */
2231 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
2232 {
2233 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
2234         struct page *oldpage;
2235         int pages;
2236         int pobjects;
2237
2238         preempt_disable();
2239         do {
2240                 pages = 0;
2241                 pobjects = 0;
2242                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
2243
2244                 if (oldpage) {
2245                         pobjects = oldpage->pobjects;
2246                         pages = oldpage->pages;
2247                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
2248                                 unsigned long flags;
2249                                 /*
2250                                  * partial array is full. Move the existing
2251                                  * set to the per node partial list.
2252                                  */
2253                                 local_irq_save(flags);
2254                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2255                                 local_irq_restore(flags);
2256                                 oldpage = NULL;
2257                                 pobjects = 0;
2258                                 pages = 0;
2259                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
2260                         }
2261                 }
2262
2263                 pages++;
2264                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2265
2266                 page->pages = pages;
2267                 page->pobjects = pobjects;
2268                 page->next = oldpage;
2269
2270         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page)
2271                                                                 != oldpage);
2272         if (unlikely(!s->cpu_partial)) {
2273                 unsigned long flags;
2274
2275                 local_irq_save(flags);
2276                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
2277                 local_irq_restore(flags);
2278         }
2279         preempt_enable();
2280 #endif
2281 }
2282
2283 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2284 {
2285         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2286         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist, c);
2287
2288         c->tid = next_tid(c->tid);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Flush cpu slab.
2293  *
2294  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2295  */
2296 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2297 {
2298         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2299
2300         if (likely(c)) {
2301                 if (c->page)
2302                         flush_slab(s, c);
2303
2304                 unfreeze_partials(s, c);
2305         }
2306 }
2307
2308 static void flush_cpu_slab(void *d)
2309 {
2310         struct kmem_cache *s = d;
2311
2312         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2313 }
2314
2315 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2316 {
2317         struct kmem_cache *s = info;
2318         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2319
2320         return c->page || slub_percpu_partial(c);
2321 }
2322
2323 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2324 {
2325         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2326 }
2327
2328 /*
2329  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2330  * necessary.
2331  */
2332 static int slub_cpu_dead(unsigned int cpu)
2333 {
2334         struct kmem_cache *s;
2335         unsigned long flags;
2336
2337         mutex_lock(&slab_mutex);
2338         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2339                 local_irq_save(flags);
2340                 __flush_cpu_slab(s, cpu);
2341                 local_irq_restore(flags);
2342         }
2343         mutex_unlock(&slab_mutex);
2344         return 0;
2345 }
2346
2347 /*
2348  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2349  * locality expectations.
2350  */
2351 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2352 {
2353 #ifdef CONFIG_NUMA
2354         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2355                 return 0;
2356 #endif
2357         return 1;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2361 static int count_free(struct page *page)
2362 {
2363         return page->objects - page->inuse;
2364 }
2365
2366 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2367 {
2368         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2369 }
2370 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
2371
2372 #if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG) || defined(CONFIG_SYSFS)
2373 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2374                                         int (*get_count)(struct page *))
2375 {
2376         unsigned long flags;
2377         unsigned long x = 0;
2378         struct page *page;
2379
2380         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2381         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2382                 x += get_count(page);
2383         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2384         return x;
2385 }
2386 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG || CONFIG_SYSFS */
2387
2388 static noinline void
2389 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2390 {
2391 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2392         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slub_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2393                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2394         int node;
2395         struct kmem_cache_node *n;
2396
2397         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slub_oom_rs))
2398                 return;
2399
2400         pr_warn("SLUB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
2401                 nid, gfpflags, &gfpflags);
2402         pr_warn("  cache: %s, object size: %u, buffer size: %u, default order: %d, min order: %d\n",
2403                 s->name, s->object_size, s->size, oo_order(s->oo),
2404                 oo_order(s->min));
2405
2406         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2407                 pr_warn("  %s debugging increased min order, use slub_debug=O to disable.\n",
2408                         s->name);
2409
2410         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
2411                 unsigned long nr_slabs;
2412                 unsigned long nr_objs;
2413                 unsigned long nr_free;
2414
2415                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2416                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2417                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2418
2419                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2420                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2421         }
2422 #endif
2423 }
2424
2425 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2426                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2427 {
2428         void *freelist;
2429         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2430         struct page *page;
2431
2432         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2433
2434         if (freelist)
2435                 return freelist;
2436
2437         page = new_slab(s, flags, node);
2438         if (page) {
2439                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2440                 if (c->page)
2441                         flush_slab(s, c);
2442
2443                 /*
2444                  * No other reference to the page yet so we can
2445                  * muck around with it freely without cmpxchg
2446                  */
2447                 freelist = page->freelist;
2448                 page->freelist = NULL;
2449
2450                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2451                 c->page = page;
2452                 *pc = c;
2453         } else
2454                 freelist = NULL;
2455
2456         return freelist;
2457 }
2458
2459 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2460 {
2461         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2462                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2463
2464         return true;
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the
2469  * per cpu freelist or deactivate the page.
2470  *
2471  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2472  *
2473  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2474  *
2475  * This function must be called with interrupt disabled.
2476  */
2477 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2478 {
2479         struct page new;
2480         unsigned long counters;
2481         void *freelist;
2482
2483         do {
2484                 freelist = page->freelist;
2485                 counters = page->counters;
2486
2487                 new.counters = counters;
2488                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2489
2490                 new.inuse = page->objects;
2491                 new.frozen = freelist != NULL;
2492
2493         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2494                 freelist, counters,
2495                 NULL, new.counters,
2496                 "get_freelist"));
2497
2498         return freelist;
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2503  * debugging duties.
2504  *
2505  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2506  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2507  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2508  *
2509  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2510  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2511  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2512  *
2513  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2514  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2515  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2516  *
2517  * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
2518  * already disabled (which is the case for bulk allocation).
2519  */
2520 static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2521                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2522 {
2523         void *freelist;
2524         struct page *page;
2525
2526         page = c->page;
2527         if (!page)
2528                 goto new_slab;
2529 redo:
2530
2531         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2532                 int searchnode = node;
2533
2534                 if (node != NUMA_NO_NODE && !node_present_pages(node))
2535                         searchnode = node_to_mem_node(node);
2536
2537                 if (unlikely(!node_match(page, searchnode))) {
2538                         stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2539                         deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2540                         goto new_slab;
2541                 }
2542         }
2543
2544         /*
2545          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2546          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2547          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2548          */
2549         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2550                 deactivate_slab(s, page, c->freelist, c);
2551                 goto new_slab;
2552         }
2553
2554         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2555         freelist = c->freelist;
2556         if (freelist)
2557                 goto load_freelist;
2558
2559         freelist = get_freelist(s, page);
2560
2561         if (!freelist) {
2562                 c->page = NULL;
2563                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2564                 goto new_slab;
2565         }
2566
2567         stat(s, ALLOC_REFILL);
2568
2569 load_freelist:
2570         /*
2571          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2572          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2573          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2574          */
2575         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2576         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2577         c->tid = next_tid(c->tid);
2578         return freelist;
2579
2580 new_slab:
2581
2582         if (slub_percpu_partial(c)) {
2583                 page = c->page = slub_percpu_partial(c);
2584                 slub_set_percpu_partial(c, page);
2585                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2586                 goto redo;
2587         }
2588
2589         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2590
2591         if (unlikely(!freelist)) {
2592                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2593                 return NULL;
2594         }
2595
2596         page = c->page;
2597         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2598                 goto load_freelist;
2599
2600         /* Only entered in the debug case */
2601         if (kmem_cache_debug(s) &&
2602                         !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2603                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2604
2605         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist), c);
2606         return freelist;
2607 }
2608
2609 /*
2610  * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
2611  * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
2612  */
2613 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2614                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2615 {
2616         void *p;
2617         unsigned long flags;
2618
2619         local_irq_save(flags);
2620 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2621         /*
2622          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2623          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2624          * pointer.
2625          */
2626         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2627 #endif
2628
2629         p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2630         local_irq_restore(flags);
2631         return p;
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2636  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2637  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2638  *
2639  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2640  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2641  *
2642  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2643  */
2644 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2645                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2646 {
2647         void *object;
2648         struct kmem_cache_cpu *c;
2649         struct page *page;
2650         unsigned long tid;
2651
2652         s = slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags);
2653         if (!s)
2654                 return NULL;
2655 redo:
2656         /*
2657          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2658          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2659          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2660          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2661          *
2662          * We should guarantee that tid and kmem_cache are retrieved on
2663          * the same cpu. It could be different if CONFIG_PREEMPT so we need
2664          * to check if it is matched or not.
2665          */
2666         do {
2667                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2668                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2669         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2670                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2671
2672         /*
2673          * Irqless object alloc/free algorithm used here depends on sequence
2674          * of fetching cpu_slab's data. tid should be fetched before anything
2675          * on c to guarantee that object and page associated with previous tid
2676          * won't be used with current tid. If we fetch tid first, object and
2677          * page could be one associated with next tid and our alloc/free
2678          * request will be failed. In this case, we will retry. So, no problem.
2679          */
2680         barrier();
2681
2682         /*
2683          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2684          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2685          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2686          * linked list in between.
2687          */
2688
2689         object = c->freelist;
2690         page = c->page;
2691         if (unlikely(!object || !node_match(page, node))) {
2692                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2693                 stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2694         } else {
2695                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2696
2697                 /*
2698                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2699                  * operation and if we are on the right processor.
2700                  *
2701                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock
2702                  * semantics!)
2703                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2704                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2705                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2706                  *
2707                  * Since this is without lock semantics the protection is only
2708                  * against code executing on this cpu *not* from access by
2709                  * other cpus.
2710                  */
2711                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2712                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2713                                 object, tid,
2714                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2715
2716                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2717                         goto redo;
2718                 }
2719                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2720                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2721         }
2722
2723         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2724                 memset(object, 0, s->object_size);
2725
2726         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, 1, &object);
2727
2728         return object;
2729 }
2730
2731 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2732                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2733 {
2734         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2735 }
2736
2737 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2738 {
2739         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2740
2741         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size,
2742                                 s->size, gfpflags);
2743
2744         return ret;
2745 }
2746 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2747
2748 #ifdef CONFIG_TRACING
2749 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2750 {
2751         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2752         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2753         kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2754         return ret;
2755 }
2756 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2757 #endif
2758
2759 #ifdef CONFIG_NUMA
2760 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2761 {
2762         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2763
2764         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2765                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2766
2767         return ret;
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2770
2771 #ifdef CONFIG_TRACING
2772 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2773                                     gfp_t gfpflags,
2774                                     int node, size_t size)
2775 {
2776         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2777
2778         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2779                            size, s->size, gfpflags, node);
2780
2781         kasan_kmalloc(s, ret, size, gfpflags);
2782         return ret;
2783 }
2784 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2785 #endif
2786 #endif
2787
2788 /*
2789  * Slow path handling. This may still be called frequently since objects
2790  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2791  *
2792  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2793  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2794  * handling required then we can return immediately.
2795  */
2796 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2797                         void *head, void *tail, int cnt,
2798                         unsigned long addr)
2799
2800 {
2801         void *prior;
2802         int was_frozen;
2803         struct page new;
2804         unsigned long counters;
2805         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2806         unsigned long uninitialized_var(flags);
2807
2808         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2809
2810         if (kmem_cache_debug(s) &&
2811             !free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt, addr))
2812                 return;
2813
2814         do {
2815                 if (unlikely(n)) {
2816                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2817                         n = NULL;
2818                 }
2819                 prior = page->freelist;
2820                 counters = page->counters;
2821                 set_freepointer(s, tail, prior);
2822                 new.counters = counters;
2823                 was_frozen = new.frozen;
2824                 new.inuse -= cnt;
2825                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2826
2827                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
2828
2829                                 /*
2830                                  * Slab was on no list before and will be
2831                                  * partially empty
2832                                  * We can defer the list move and instead
2833                                  * freeze it.
2834                                  */
2835                                 new.frozen = 1;
2836
2837                         } else { /* Needs to be taken off a list */
2838
2839                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2840                                 /*
2841                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2842                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2843                                  * drop the list_lock without any processing.
2844                                  *
2845                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2846                                  * other processors updating the list of slabs.
2847                                  */
2848                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2849
2850                         }
2851                 }
2852
2853         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2854                 prior, counters,
2855                 head, new.counters,
2856                 "__slab_free"));
2857
2858         if (likely(!n)) {
2859
2860                 /*
2861                  * If we just froze the page then put it onto the
2862                  * per cpu partial list.
2863                  */
2864                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2865                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2866                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2867                 }
2868                 /*
2869                  * The list lock was not taken therefore no list
2870                  * activity can be necessary.
2871                  */
2872                 if (was_frozen)
2873                         stat(s, FREE_FROZEN);
2874                 return;
2875         }
2876
2877         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial >= s->min_partial))
2878                 goto slab_empty;
2879
2880         /*
2881          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2882          * then add it.
2883          */
2884         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2885                 if (kmem_cache_debug(s))
2886                         remove_full(s, n, page);
2887                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2888                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2889         }
2890         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2891         return;
2892
2893 slab_empty:
2894         if (prior) {
2895                 /*
2896                  * Slab on the partial list.
2897                  */
2898                 remove_partial(n, page);
2899                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2900         } else {
2901                 /* Slab must be on the full list */
2902                 remove_full(s, n, page);
2903         }
2904
2905         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2906         stat(s, FREE_SLAB);
2907         discard_slab(s, page);
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2912  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2913  *
2914  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2915  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2916  * the item before.
2917  *
2918  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2919  * with all sorts of special processing.
2920  *
2921  * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
2922  * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
2923  * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
2924  */
2925 static __always_inline void do_slab_free(struct kmem_cache *s,
2926                                 struct page *page, void *head, void *tail,
2927                                 int cnt, unsigned long addr)
2928 {
2929         void *tail_obj = tail ? : head;
2930         struct kmem_cache_cpu *c;
2931         unsigned long tid;
2932 redo:
2933         /*
2934          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2935          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2936          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2937          * during the cmpxchg then the free will succeed.
2938          */
2939         do {
2940                 tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
2941                 c = raw_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2942         } while (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT) &&
2943                  unlikely(tid != READ_ONCE(c->tid)));
2944
2945         /* Same with comment on barrier() in slab_alloc_node() */
2946         barrier();
2947
2948         if (likely(page == c->page)) {
2949                 set_freepointer(s, tail_obj, c->freelist);
2950
2951                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2952                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2953                                 c->freelist, tid,
2954                                 head, next_tid(tid)))) {
2955
2956                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2957                         goto redo;
2958                 }
2959                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2960         } else
2961                 __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
2962
2963 }
2964
2965 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2966                                       void *head, void *tail, int cnt,
2967                                       unsigned long addr)
2968 {
2969         slab_free_freelist_hook(s, head, tail);
2970         /*
2971          * slab_free_freelist_hook() could have put the items into quarantine.
2972          * If so, no need to free them.
2973          */
2974         if (s->flags & SLAB_KASAN && !(s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2975                 return;
2976         do_slab_free(s, page, head, tail, cnt, addr);
2977 }
2978
2979 #ifdef CONFIG_KASAN
2980 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr)
2981 {
2982         do_slab_free(cache, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, addr);
2983 }
2984 #endif
2985
2986 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2987 {
2988         s = cache_from_obj(s, x);
2989         if (!s)
2990                 return;
2991         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
2992         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2993 }
2994 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2995
2996 struct detached_freelist {
2997         struct page *page;
2998         void *tail;
2999         void *freelist;
3000         int cnt;
3001         struct kmem_cache *s;
3002 };
3003
3004 /*
3005  * This function progressively scans the array with free objects (with
3006  * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
3007  * page.  It builds a detached freelist directly within the given
3008  * page/objects.  This can happen without any need for
3009  * synchronization, because the objects are owned by running process.
3010  * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
3011  * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
3012  * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
3013  * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
3014  * to performance reasons.
3015  */
3016 static inline
3017 int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
3018                             void **p, struct detached_freelist *df)
3019 {
3020         size_t first_skipped_index = 0;
3021         int lookahead = 3;
3022         void *object;
3023         struct page *page;
3024
3025         /* Always re-init detached_freelist */
3026         df->page = NULL;
3027
3028         do {
3029                 object = p[--size];
3030                 /* Do we need !ZERO_OR_NULL_PTR(object) here? (for kfree) */
3031         } while (!object && size);
3032
3033         if (!object)
3034                 return 0;
3035
3036         page = virt_to_head_page(object);
3037         if (!s) {
3038                 /* Handle kalloc'ed objects */
3039                 if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3040                         BUG_ON(!PageCompound(page));
3041                         kfree_hook(object);
3042                         __free_pages(page, compound_order(page));
3043                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3044                         return size;
3045                 }
3046                 /* Derive kmem_cache from object */
3047                 df->s = page->slab_cache;
3048         } else {
3049                 df->s = cache_from_obj(s, object); /* Support for memcg */
3050         }
3051
3052         /* Start new detached freelist */
3053         df->page = page;
3054         set_freepointer(df->s, object, NULL);
3055         df->tail = object;
3056         df->freelist = object;
3057         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3058         df->cnt = 1;
3059
3060         while (size) {
3061                 object = p[--size];
3062                 if (!object)
3063                         continue; /* Skip processed objects */
3064
3065                 /* df->page is always set at this point */
3066                 if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
3067                         /* Opportunity build freelist */
3068                         set_freepointer(df->s, object, df->freelist);
3069                         df->freelist = object;
3070                         df->cnt++;
3071                         p[size] = NULL; /* mark object processed */
3072
3073                         continue;
3074                 }
3075
3076                 /* Limit look ahead search */
3077                 if (!--lookahead)
3078                         break;
3079
3080                 if (!first_skipped_index)
3081                         first_skipped_index = size + 1;
3082         }
3083
3084         return first_skipped_index;
3085 }
3086
3087 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3088 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p)
3089 {
3090         if (WARN_ON(!size))
3091                 return;
3092
3093         do {
3094                 struct detached_freelist df;
3095
3096                 size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
3097                 if (!df.page)
3098                         continue;
3099
3100                 slab_free(df.s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt,_RET_IP_);
3101         } while (likely(size));
3102 }
3103 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3104
3105 /* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
3106 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3107                           void **p)
3108 {
3109         struct kmem_cache_cpu *c;
3110         int i;
3111
3112         /* memcg and kmem_cache debug support */
3113         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3114         if (unlikely(!s))
3115                 return false;
3116         /*
3117          * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
3118          * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
3119          * handlers invoking normal fastpath.
3120          */
3121         local_irq_disable();
3122         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3123
3124         for (i = 0; i < size; i++) {
3125                 void *object = c->freelist;
3126
3127                 if (unlikely(!object)) {
3128                         /*
3129                          * Invoking slow path likely have side-effect
3130                          * of re-populating per CPU c->freelist
3131                          */
3132                         p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
3133                                             _RET_IP_, c);
3134                         if (unlikely(!p[i]))
3135                                 goto error;
3136
3137                         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
3138                         continue; /* goto for-loop */
3139                 }
3140                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
3141                 p[i] = object;
3142         }
3143         c->tid = next_tid(c->tid);
3144         local_irq_enable();
3145
3146         /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
3147         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
3148                 int j;
3149
3150                 for (j = 0; j < i; j++)
3151                         memset(p[j], 0, s->object_size);
3152         }
3153
3154         /* memcg and kmem_cache debug support */
3155         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3156         return i;
3157 error:
3158         local_irq_enable();
3159         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3160         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3161         return 0;
3162 }
3163 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3164
3165
3166 /*
3167  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
3168  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
3169  * get the required alignment by putting one properly sized object after
3170  * another.
3171  *
3172  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
3173  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
3174  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
3175  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
3176  * locking overhead.
3177  */
3178
3179 /*
3180  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
3181  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
3182  * and increases the number of allocations possible without having to
3183  * take the list_lock.
3184  */
3185 static int slub_min_order;
3186 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3187 static int slub_min_objects;
3188
3189 /*
3190  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
3191  *
3192  * The order of allocation has significant impact on performance and other
3193  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
3194  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
3195  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
3196  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
3197  * would be wasted.
3198  *
3199  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
3200  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
3201  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
3202  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
3203  *
3204  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
3205  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
3206  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
3207  * of space in favor of a small page order.
3208  *
3209  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
3210  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
3211  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
3212  * the smallest order which will fit the object.
3213  */
3214 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
3215                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
3216 {
3217         int order;
3218         int rem;
3219         int min_order = slub_min_order;
3220
3221         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
3222                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
3223
3224         for (order = max(min_order, get_order(min_objects * size + reserved));
3225                         order <= max_order; order++) {
3226
3227                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
3228
3229                 rem = (slab_size - reserved) % size;
3230
3231                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
3232                         break;
3233         }
3234
3235         return order;
3236 }
3237
3238 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
3239 {
3240         int order;
3241         int min_objects;
3242         int fraction;
3243         int max_objects;
3244
3245         /*
3246          * Attempt to find best configuration for a slab. This
3247          * works by first attempting to generate a layout with
3248          * the best configuration and backing off gradually.
3249          *
3250          * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
3251          * we reduce the minimum objects required in a slab.
3252          */
3253         min_objects = slub_min_objects;
3254         if (!min_objects)
3255                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
3256         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
3257         min_objects = min(min_objects, max_objects);
3258
3259         while (min_objects > 1) {
3260                 fraction = 16;
3261                 while (fraction >= 4) {
3262                         order = slab_order(size, min_objects,
3263                                         slub_max_order, fraction, reserved);
3264                         if (order <= slub_max_order)
3265                                 return order;
3266                         fraction /= 2;
3267                 }
3268                 min_objects--;
3269         }
3270
3271         /*
3272          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
3273          * lets see if we can place a single object there.
3274          */
3275         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
3276         if (order <= slub_max_order)
3277                 return order;
3278
3279         /*
3280          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
3281          */
3282         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
3283         if (order < MAX_ORDER)
3284                 return order;
3285         return -ENOSYS;
3286 }
3287
3288 static void
3289 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
3290 {
3291         n->nr_partial = 0;
3292         spin_lock_init(&n->list_lock);
3293         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
3294 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3295         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
3296         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
3297         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
3298 #endif
3299 }
3300
3301 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
3302 {
3303         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
3304                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
3305
3306         /*
3307          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
3308          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
3309          */
3310         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
3311                                      2 * sizeof(void *));
3312
3313         if (!s->cpu_slab)
3314                 return 0;
3315
3316         init_kmem_cache_cpus(s);
3317
3318         return 1;
3319 }
3320
3321 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
3322
3323 /*
3324  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
3325  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
3326  * possible.
3327  *
3328  * Note that this function only works on the kmem_cache_node
3329  * when allocating for the kmem_cache_node. This is used for bootstrapping
3330  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
3331  */
3332 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
3333 {
3334         struct page *page;
3335         struct kmem_cache_node *n;
3336
3337         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
3338
3339         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
3340
3341         BUG_ON(!page);
3342         if (page_to_nid(page) != node) {
3343                 pr_err("SLUB: Unable to allocate memory from node %d\n", node);
3344                 pr_err("SLUB: Allocating a useless per node structure in order to be able to continue\n");
3345         }
3346
3347         n = page->freelist;
3348         BUG_ON(!n);
3349         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
3350         page->inuse = 1;
3351         page->frozen = 0;
3352         kmem_cache_node->node[node] = n;
3353 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3354         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
3355         init_tracking(kmem_cache_node, n);
3356 #endif
3357         kasan_kmalloc(kmem_cache_node, n, sizeof(struct kmem_cache_node),
3358                       GFP_KERNEL);
3359         init_kmem_cache_node(n);
3360         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
3361
3362         /*
3363          * No locks need to be taken here as it has just been
3364          * initialized and there is no concurrent access.
3365          */
3366         __add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
3367 }
3368
3369 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3370 {
3371         int node;
3372         struct kmem_cache_node *n;
3373
3374         for_each_kmem_cache_node(s, node, n) {
3375                 s->node[node] = NULL;
3376                 kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3377         }
3378 }
3379
3380 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
3381 {
3382         cache_random_seq_destroy(s);
3383         free_percpu(s->cpu_slab);
3384         free_kmem_cache_nodes(s);
3385 }
3386
3387 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
3388 {
3389         int node;
3390
3391         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3392                 struct kmem_cache_node *n;
3393
3394                 if (slab_state == DOWN) {
3395                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
3396                         continue;
3397                 }
3398                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
3399                                                 GFP_KERNEL, node);
3400
3401                 if (!n) {
3402                         free_kmem_cache_nodes(s);
3403                         return 0;
3404                 }
3405
3406                 init_kmem_cache_node(n);
3407                 s->node[node] = n;
3408         }
3409         return 1;
3410 }
3411
3412 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
3413 {
3414         if (min < MIN_PARTIAL)
3415                 min = MIN_PARTIAL;
3416         else if (min > MAX_PARTIAL)
3417                 min = MAX_PARTIAL;
3418         s->min_partial = min;
3419 }
3420
3421 static void set_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
3422 {
3423 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
3424         /*
3425          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3426          * per cpu partial lists of a processor.
3427          *
3428          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3429          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3430          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3431          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3432          *
3433          * This setting also determines
3434          *
3435          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3436          *    per node list when we reach the limit.
3437          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3438          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch
3439          *    50% to keep some capacity around for frees.
3440          */
3441         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3442                 s->cpu_partial = 0;
3443         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3444                 s->cpu_partial = 2;
3445         else if (s->size >= 1024)
3446                 s->cpu_partial = 6;
3447         else if (s->size >= 256)
3448                 s->cpu_partial = 13;
3449         else
3450                 s->cpu_partial = 30;
3451 #endif
3452 }
3453
3454 /*
3455  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
3456  * a slab object.
3457  */
3458 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
3459 {
3460         slab_flags_t flags = s->flags;
3461         unsigned int size = s->object_size;
3462         int order;
3463
3464         /*
3465          * Round up object size to the next word boundary. We can only
3466          * place the free pointer at word boundaries and this determines
3467          * the possible location of the free pointer.
3468          */
3469         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3470
3471 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3472         /*
3473          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
3474          * the slab may touch the object after free or before allocation
3475          * then we should never poison the object itself.
3476          */
3477         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) &&
3478                         !s->ctor)
3479                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
3480         else
3481                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
3482
3483
3484         /*
3485          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
3486          * end of the object and the free pointer. If not then add an
3487          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
3488          */
3489         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
3490                 size += sizeof(void *);
3491 #endif
3492
3493         /*
3494          * With that we have determined the number of bytes in actual use
3495          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
3496          */
3497         s->inuse = size;
3498
3499         if (((flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
3500                 s->ctor)) {
3501                 /*
3502                  * Relocate free pointer after the object if it is not
3503                  * permitted to overwrite the first word of the object on
3504                  * kmem_cache_free.
3505                  *
3506                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
3507                  * destructor or are poisoning the objects.
3508                  */
3509                 s->offset = size;
3510                 size += sizeof(void *);
3511         }
3512
3513 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3514         if (flags & SLAB_STORE_USER)
3515                 /*
3516                  * Need to store information about allocs and frees after
3517                  * the object.
3518                  */
3519                 size += 2 * sizeof(struct track);
3520 #endif
3521
3522         kasan_cache_create(s, &size, &s->flags);
3523 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3524         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
3525                 /*
3526                  * Add some empty padding so that we can catch
3527                  * overwrites from earlier objects rather than let
3528                  * tracking information or the free pointer be
3529                  * corrupted if a user writes before the start
3530                  * of the object.
3531                  */
3532                 size += sizeof(void *);
3533
3534                 s->red_left_pad = sizeof(void *);
3535                 s->red_left_pad = ALIGN(s->red_left_pad, s->align);
3536                 size += s->red_left_pad;
3537         }
3538 #endif
3539
3540         /*
3541          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3542          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3543          * each object to conform to the alignment.
3544          */
3545         size = ALIGN(size, s->align);
3546         s->size = size;
3547         if (forced_order >= 0)
3548                 order = forced_order;
3549         else
3550                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3551
3552         if (order < 0)
3553                 return 0;
3554
3555         s->allocflags = 0;
3556         if (order)
3557                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3558
3559         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3560                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3561
3562         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3563                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3564
3565         /*
3566          * Determine the number of objects per slab
3567          */
3568         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3569         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3570         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3571                 s->max = s->oo;
3572
3573         return !!oo_objects(s->oo);
3574 }
3575
3576 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
3577 {
3578         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3579         s->reserved = 0;
3580 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED
3581         s->random = get_random_long();
3582 #endif
3583
3584         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3585                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3586
3587         if (!calculate_sizes(s, -1))
3588                 goto error;
3589         if (disable_higher_order_debug) {
3590                 /*
3591                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3592                  * order increased.
3593                  */
3594                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3595                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3596                         s->offset = 0;
3597                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3598                                 goto error;
3599                 }
3600         }
3601
3602 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3603     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3604         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_NO_CMPXCHG) == 0)
3605                 /* Enable fast mode */
3606                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3607 #endif
3608
3609         /*
3610          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3611          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3612          */
3613         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3614
3615         set_cpu_partial(s);
3616
3617 #ifdef CONFIG_NUMA
3618         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3619 #endif
3620
3621         /* Initialize the pre-computed randomized freelist if slab is up */
3622         if (slab_state >= UP) {
3623                 if (init_cache_random_seq(s))
3624                         goto error;
3625         }
3626
3627         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3628                 goto error;
3629
3630         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3631                 return 0;
3632
3633         free_kmem_cache_nodes(s);
3634 error:
3635         if (flags & SLAB_PANIC)
3636                 panic("Cannot create slab %s size=%u realsize=%u order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3637                       s->name, s->size, s->size,
3638                       oo_order(s->oo), s->offset, (unsigned long)flags);
3639         return -EINVAL;
3640 }
3641
3642 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3643                                                         const char *text)
3644 {
3645 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3646         void *addr = page_address(page);
3647         void *p;</