Merge tag 'nfsd-5.15-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cel/linux
[platform/kernel/linux-rpi.git] / Documentation / process / deprecated.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 .. _deprecated:
4
5 =====================================================================
6 Deprecated Interfaces, Language Features, Attributes, and Conventions
7 =====================================================================
8
9 In a perfect world, it would be possible to convert all instances of
10 some deprecated API into the new API and entirely remove the old API in
11 a single development cycle. However, due to the size of the kernel, the
12 maintainership hierarchy, and timing, it's not always feasible to do these
13 kinds of conversions at once. This means that new instances may sneak into
14 the kernel while old ones are being removed, only making the amount of
15 work to remove the API grow. In order to educate developers about what
16 has been deprecated and why, this list has been created as a place to
17 point when uses of deprecated things are proposed for inclusion in the
18 kernel.
19
20 __deprecated
21 ------------
22 While this attribute does visually mark an interface as deprecated,
23 it `does not produce warnings during builds any more
24 <https://git.kernel.org/linus/771c035372a036f83353eef46dbb829780330234>`_
25 because one of the standing goals of the kernel is to build without
26 warnings and no one was actually doing anything to remove these deprecated
27 interfaces. While using `__deprecated` is nice to note an old API in
28 a header file, it isn't the full solution. Such interfaces must either
29 be fully removed from the kernel, or added to this file to discourage
30 others from using them in the future.
31
32 BUG() and BUG_ON()
33 ------------------
34 Use WARN() and WARN_ON() instead, and handle the "impossible"
35 error condition as gracefully as possible. While the BUG()-family
36 of APIs were originally designed to act as an "impossible situation"
37 assert and to kill a kernel thread "safely", they turn out to just be
38 too risky. (e.g. "In what order do locks need to be released? Have
39 various states been restored?") Very commonly, using BUG() will
40 destabilize a system or entirely break it, which makes it impossible
41 to debug or even get viable crash reports. Linus has `very strong
42 <https://lore.kernel.org/lkml/CA+55aFy6jNLsywVYdGp83AMrXBo_P-pkjkphPGrO=82SPKCpLQ@mail.gmail.com/>`_
43 feelings `about this
44 <https://lore.kernel.org/lkml/CAHk-=whDHsbK3HTOpTF=ue_o04onRwTEaK_ZoJp_fjbqq4+=Jw@mail.gmail.com/>`_.
45
46 Note that the WARN()-family should only be used for "expected to
47 be unreachable" situations. If you want to warn about "reachable
48 but undesirable" situations, please use the pr_warn()-family of
49 functions. System owners may have set the *panic_on_warn* sysctl,
50 to make sure their systems do not continue running in the face of
51 "unreachable" conditions. (For example, see commits like `this one
52 <https://git.kernel.org/linus/d4689846881d160a4d12a514e991a740bcb5d65a>`_.)
53
54 open-coded arithmetic in allocator arguments
55 --------------------------------------------
56 Dynamic size calculations (especially multiplication) should not be
57 performed in memory allocator (or similar) function arguments due to the
58 risk of them overflowing. This could lead to values wrapping around and a
59 smaller allocation being made than the caller was expecting. Using those
60 allocations could lead to linear overflows of heap memory and other
61 misbehaviors. (One exception to this is literal values where the compiler
62 can warn if they might overflow. Though using literals for arguments as
63 suggested below is also harmless.)
64
65 For example, do not use ``count * size`` as an argument, as in::
66
67         foo = kmalloc(count * size, GFP_KERNEL);
68
69 Instead, the 2-factor form of the allocator should be used::
70
71         foo = kmalloc_array(count, size, GFP_KERNEL);
72
73 If no 2-factor form is available, the saturate-on-overflow helpers should
74 be used::
75
76         bar = vmalloc(array_size(count, size));
77
78 Another common case to avoid is calculating the size of a structure with
79 a trailing array of others structures, as in::
80
81         header = kzalloc(sizeof(*header) + count * sizeof(*header->item),
82                          GFP_KERNEL);
83
84 Instead, use the helper::
85
86         header = kzalloc(struct_size(header, item, count), GFP_KERNEL);
87
88 .. note:: If you are using struct_size() on a structure containing a zero-length
89         or a one-element array as a trailing array member, please refactor such
90         array usage and switch to a `flexible array member
91         <#zero-length-and-one-element-arrays>`_ instead.
92
93 See array_size(), array3_size(), and struct_size(),
94 for more details as well as the related check_add_overflow() and
95 check_mul_overflow() family of functions.
96
97 simple_strtol(), simple_strtoll(), simple_strtoul(), simple_strtoull()
98 ----------------------------------------------------------------------
99 The simple_strtol(), simple_strtoll(),
100 simple_strtoul(), and simple_strtoull() functions
101 explicitly ignore overflows, which may lead to unexpected results
102 in callers. The respective kstrtol(), kstrtoll(),
103 kstrtoul(), and kstrtoull() functions tend to be the
104 correct replacements, though note that those require the string to be
105 NUL or newline terminated.
106
107 strcpy()
108 --------
109 strcpy() performs no bounds checking on the destination buffer. This
110 could result in linear overflows beyond the end of the buffer, leading to
111 all kinds of misbehaviors. While `CONFIG_FORTIFY_SOURCE=y` and various
112 compiler flags help reduce the risk of using this function, there is
113 no good reason to add new uses of this function. The safe replacement
114 is strscpy(), though care must be given to any cases where the return
115 value of strcpy() was used, since strscpy() does not return a pointer to
116 the destination, but rather a count of non-NUL bytes copied (or negative
117 errno when it truncates).
118
119 strncpy() on NUL-terminated strings
120 -----------------------------------
121 Use of strncpy() does not guarantee that the destination buffer will
122 be NUL terminated. This can lead to various linear read overflows and
123 other misbehavior due to the missing termination. It also NUL-pads
124 the destination buffer if the source contents are shorter than the
125 destination buffer size, which may be a needless performance penalty
126 for callers using only NUL-terminated strings. The safe replacement is
127 strscpy(), though care must be given to any cases where the return value
128 of strncpy() was used, since strscpy() does not return a pointer to the
129 destination, but rather a count of non-NUL bytes copied (or negative
130 errno when it truncates). Any cases still needing NUL-padding should
131 instead use strscpy_pad().
132
133 If a caller is using non-NUL-terminated strings, strncpy() can
134 still be used, but destinations should be marked with the `__nonstring
135 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Common-Variable-Attributes.html>`_
136 attribute to avoid future compiler warnings.
137
138 strlcpy()
139 ---------
140 strlcpy() reads the entire source buffer first (since the return value
141 is meant to match that of strlen()). This read may exceed the destination
142 size limit. This is both inefficient and can lead to linear read overflows
143 if a source string is not NUL-terminated. The safe replacement is strscpy(),
144 though care must be given to any cases where the return value of strlcpy()
145 is used, since strscpy() will return negative errno values when it truncates.
146
147 %p format specifier
148 -------------------
149 Traditionally, using "%p" in format strings would lead to regular address
150 exposure flaws in dmesg, proc, sysfs, etc. Instead of leaving these to
151 be exploitable, all "%p" uses in the kernel are being printed as a hashed
152 value, rendering them unusable for addressing. New uses of "%p" should not
153 be added to the kernel. For text addresses, using "%pS" is likely better,
154 as it produces the more useful symbol name instead. For nearly everything
155 else, just do not add "%p" at all.
156
157 Paraphrasing Linus's current `guidance <https://lore.kernel.org/lkml/CA+55aFwQEd_d40g4mUCSsVRZzrFPUJt74vc6PPpb675hYNXcKw@mail.gmail.com/>`_:
158
159 - If the hashed "%p" value is pointless, ask yourself whether the pointer
160   itself is important. Maybe it should be removed entirely?
161 - If you really think the true pointer value is important, why is some
162   system state or user privilege level considered "special"? If you think
163   you can justify it (in comments and commit log) well enough to stand
164   up to Linus's scrutiny, maybe you can use "%px", along with making sure
165   you have sensible permissions.
166
167 If you are debugging something where "%p" hashing is causing problems,
168 you can temporarily boot with the debug flag "`no_hash_pointers
169 <https://git.kernel.org/linus/5ead723a20e0447bc7db33dc3070b420e5f80aa6>`_".
170
171 Variable Length Arrays (VLAs)
172 -----------------------------
173 Using stack VLAs produces much worse machine code than statically
174 sized stack arrays. While these non-trivial `performance issues
175 <https://git.kernel.org/linus/02361bc77888>`_ are reason enough to
176 eliminate VLAs, they are also a security risk. Dynamic growth of a stack
177 array may exceed the remaining memory in the stack segment. This could
178 lead to a crash, possible overwriting sensitive contents at the end of the
179 stack (when built without `CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK=y`), or overwriting
180 memory adjacent to the stack (when built without `CONFIG_VMAP_STACK=y`)
181
182 Implicit switch case fall-through
183 ---------------------------------
184 The C language allows switch cases to fall through to the next case
185 when a "break" statement is missing at the end of a case. This, however,
186 introduces ambiguity in the code, as it's not always clear if the missing
187 break is intentional or a bug. For example, it's not obvious just from
188 looking at the code if `STATE_ONE` is intentionally designed to fall
189 through into `STATE_TWO`::
190
191         switch (value) {
192         case STATE_ONE:
193                 do_something();
194         case STATE_TWO:
195                 do_other();
196                 break;
197         default:
198                 WARN("unknown state");
199         }
200
201 As there have been a long list of flaws `due to missing "break" statements
202 <https://cwe.mitre.org/data/definitions/484.html>`_, we no longer allow
203 implicit fall-through. In order to identify intentional fall-through
204 cases, we have adopted a pseudo-keyword macro "fallthrough" which
205 expands to gcc's extension `__attribute__((__fallthrough__))
206 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Statement-Attributes.html>`_.
207 (When the C17/C18  `[[fallthrough]]` syntax is more commonly supported by
208 C compilers, static analyzers, and IDEs, we can switch to using that syntax
209 for the macro pseudo-keyword.)
210
211 All switch/case blocks must end in one of:
212
213 * break;
214 * fallthrough;
215 * continue;
216 * goto <label>;
217 * return [expression];
218
219 Zero-length and one-element arrays
220 ----------------------------------
221 There is a regular need in the kernel to provide a way to declare having
222 a dynamically sized set of trailing elements in a structure. Kernel code
223 should always use `"flexible array members" <https://en.wikipedia.org/wiki/Flexible_array_member>`_
224 for these cases. The older style of one-element or zero-length arrays should
225 no longer be used.
226
227 In older C code, dynamically sized trailing elements were done by specifying
228 a one-element array at the end of a structure::
229
230         struct something {
231                 size_t count;
232                 struct foo items[1];
233         };
234
235 This led to fragile size calculations via sizeof() (which would need to
236 remove the size of the single trailing element to get a correct size of
237 the "header"). A `GNU C extension <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Zero-Length.html>`_
238 was introduced to allow for zero-length arrays, to avoid these kinds of
239 size problems::
240
241         struct something {
242                 size_t count;
243                 struct foo items[0];
244         };
245
246 But this led to other problems, and didn't solve some problems shared by
247 both styles, like not being able to detect when such an array is accidentally
248 being used _not_ at the end of a structure (which could happen directly, or
249 when such a struct was in unions, structs of structs, etc).
250
251 C99 introduced "flexible array members", which lacks a numeric size for
252 the array declaration entirely::
253
254         struct something {
255                 size_t count;
256                 struct foo items[];
257         };
258
259 This is the way the kernel expects dynamically sized trailing elements
260 to be declared. It allows the compiler to generate errors when the
261 flexible array does not occur last in the structure, which helps to prevent
262 some kind of `undefined behavior
263 <https://git.kernel.org/linus/76497732932f15e7323dc805e8ea8dc11bb587cf>`_
264 bugs from being inadvertently introduced to the codebase. It also allows
265 the compiler to correctly analyze array sizes (via sizeof(),
266 `CONFIG_FORTIFY_SOURCE`, and `CONFIG_UBSAN_BOUNDS`). For instance,
267 there is no mechanism that warns us that the following application of the
268 sizeof() operator to a zero-length array always results in zero::
269
270         struct something {
271                 size_t count;
272                 struct foo items[0];
273         };
274
275         struct something *instance;
276
277         instance = kmalloc(struct_size(instance, items, count), GFP_KERNEL);
278         instance->count = count;
279
280         size = sizeof(instance->items) * instance->count;
281         memcpy(instance->items, source, size);
282
283 At the last line of code above, ``size`` turns out to be ``zero``, when one might
284 have thought it represents the total size in bytes of the dynamic memory recently
285 allocated for the trailing array ``items``. Here are a couple examples of this
286 issue: `link 1
287 <https://git.kernel.org/linus/f2cd32a443da694ac4e28fbf4ac6f9d5cc63a539>`_,
288 `link 2
289 <https://git.kernel.org/linus/ab91c2a89f86be2898cee208d492816ec238b2cf>`_.
290 Instead, `flexible array members have incomplete type, and so the sizeof()
291 operator may not be applied <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Zero-Length.html>`_,
292 so any misuse of such operators will be immediately noticed at build time.
293
294 With respect to one-element arrays, one has to be acutely aware that `such arrays
295 occupy at least as much space as a single object of the type
296 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Zero-Length.html>`_,
297 hence they contribute to the size of the enclosing structure. This is prone
298 to error every time people want to calculate the total size of dynamic memory
299 to allocate for a structure containing an array of this kind as a member::
300
301         struct something {
302                 size_t count;
303                 struct foo items[1];
304         };
305
306         struct something *instance;
307
308         instance = kmalloc(struct_size(instance, items, count - 1), GFP_KERNEL);
309         instance->count = count;
310
311         size = sizeof(instance->items) * instance->count;
312         memcpy(instance->items, source, size);
313
314 In the example above, we had to remember to calculate ``count - 1`` when using
315 the struct_size() helper, otherwise we would have --unintentionally-- allocated
316 memory for one too many ``items`` objects. The cleanest and least error-prone way
317 to implement this is through the use of a `flexible array member`, together with
318 struct_size() and flex_array_size() helpers::
319
320         struct something {
321                 size_t count;
322                 struct foo items[];
323         };
324
325         struct something *instance;
326
327         instance = kmalloc(struct_size(instance, items, count), GFP_KERNEL);
328         instance->count = count;
329
330         memcpy(instance->items, source, flex_array_size(instance, items, instance->count));