bcache: doc: update Documentation/admin-guide/bcache.rst
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / kmemleak.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/kmemleak.c
4  *
5  * Copyright (C) 2008 ARM Limited
6  * Written by Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
7  *
8  * For more information on the algorithm and kmemleak usage, please see
9  * Documentation/dev-tools/kmemleak.rst.
10  *
11  * Notes on locking
12  * ----------------
13  *
14  * The following locks and mutexes are used by kmemleak:
15  *
16  * - kmemleak_lock (raw_spinlock_t): protects the object_list modifications and
17  *   accesses to the object_tree_root. The object_list is the main list
18  *   holding the metadata (struct kmemleak_object) for the allocated memory
19  *   blocks. The object_tree_root is a red black tree used to look-up
20  *   metadata based on a pointer to the corresponding memory block.  The
21  *   kmemleak_object structures are added to the object_list and
22  *   object_tree_root in the create_object() function called from the
23  *   kmemleak_alloc() callback and removed in delete_object() called from the
24  *   kmemleak_free() callback
25  * - kmemleak_object.lock (raw_spinlock_t): protects a kmemleak_object.
26  *   Accesses to the metadata (e.g. count) are protected by this lock. Note
27  *   that some members of this structure may be protected by other means
28  *   (atomic or kmemleak_lock). This lock is also held when scanning the
29  *   corresponding memory block to avoid the kernel freeing it via the
30  *   kmemleak_free() callback. This is less heavyweight than holding a global
31  *   lock like kmemleak_lock during scanning.
32  * - scan_mutex (mutex): ensures that only one thread may scan the memory for
33  *   unreferenced objects at a time. The gray_list contains the objects which
34  *   are already referenced or marked as false positives and need to be
35  *   scanned. This list is only modified during a scanning episode when the
36  *   scan_mutex is held. At the end of a scan, the gray_list is always empty.
37  *   Note that the kmemleak_object.use_count is incremented when an object is
38  *   added to the gray_list and therefore cannot be freed. This mutex also
39  *   prevents multiple users of the "kmemleak" debugfs file together with
40  *   modifications to the memory scanning parameters including the scan_thread
41  *   pointer
42  *
43  * Locks and mutexes are acquired/nested in the following order:
44  *
45  *   scan_mutex [-> object->lock] -> kmemleak_lock -> other_object->lock (SINGLE_DEPTH_NESTING)
46  *
47  * No kmemleak_lock and object->lock nesting is allowed outside scan_mutex
48  * regions.
49  *
50  * The kmemleak_object structures have a use_count incremented or decremented
51  * using the get_object()/put_object() functions. When the use_count becomes
52  * 0, this count can no longer be incremented and put_object() schedules the
53  * kmemleak_object freeing via an RCU callback. All calls to the get_object()
54  * function must be protected by rcu_read_lock() to avoid accessing a freed
55  * structure.
56  */
57
58 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
59
60 #include <linux/init.h>
61 #include <linux/kernel.h>
62 #include <linux/list.h>
63 #include <linux/sched/signal.h>
64 #include <linux/sched/task.h>
65 #include <linux/sched/task_stack.h>
66 #include <linux/jiffies.h>
67 #include <linux/delay.h>
68 #include <linux/export.h>
69 #include <linux/kthread.h>
70 #include <linux/rbtree.h>
71 #include <linux/fs.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/seq_file.h>
74 #include <linux/cpumask.h>
75 #include <linux/spinlock.h>
76 #include <linux/module.h>
77 #include <linux/mutex.h>
78 #include <linux/rcupdate.h>
79 #include <linux/stacktrace.h>
80 #include <linux/cache.h>
81 #include <linux/percpu.h>
82 #include <linux/memblock.h>
83 #include <linux/pfn.h>
84 #include <linux/mmzone.h>
85 #include <linux/slab.h>
86 #include <linux/thread_info.h>
87 #include <linux/err.h>
88 #include <linux/uaccess.h>
89 #include <linux/string.h>
90 #include <linux/nodemask.h>
91 #include <linux/mm.h>
92 #include <linux/workqueue.h>
93 #include <linux/crc32.h>
94
95 #include <asm/sections.h>
96 #include <asm/processor.h>
97 #include <linux/atomic.h>
98
99 #include <linux/kasan.h>
100 #include <linux/kmemleak.h>
101 #include <linux/memory_hotplug.h>
102
103 /*
104  * Kmemleak configuration and common defines.
105  */
106 #define MAX_TRACE               16      /* stack trace length */
107 #define MSECS_MIN_AGE           5000    /* minimum object age for reporting */
108 #define SECS_FIRST_SCAN         60      /* delay before the first scan */
109 #define SECS_SCAN_WAIT          600     /* subsequent auto scanning delay */
110 #define MAX_SCAN_SIZE           4096    /* maximum size of a scanned block */
111
112 #define BYTES_PER_POINTER       sizeof(void *)
113
114 /* GFP bitmask for kmemleak internal allocations */
115 #define gfp_kmemleak_mask(gfp)  (((gfp) & (GFP_KERNEL | GFP_ATOMIC)) | \
116                                  __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | \
117                                  __GFP_NOWARN)
118
119 /* scanning area inside a memory block */
120 struct kmemleak_scan_area {
121         struct hlist_node node;
122         unsigned long start;
123         size_t size;
124 };
125
126 #define KMEMLEAK_GREY   0
127 #define KMEMLEAK_BLACK  -1
128
129 /*
130  * Structure holding the metadata for each allocated memory block.
131  * Modifications to such objects should be made while holding the
132  * object->lock. Insertions or deletions from object_list, gray_list or
133  * rb_node are already protected by the corresponding locks or mutex (see
134  * the notes on locking above). These objects are reference-counted
135  * (use_count) and freed using the RCU mechanism.
136  */
137 struct kmemleak_object {
138         raw_spinlock_t lock;
139         unsigned int flags;             /* object status flags */
140         struct list_head object_list;
141         struct list_head gray_list;
142         struct rb_node rb_node;
143         struct rcu_head rcu;            /* object_list lockless traversal */
144         /* object usage count; object freed when use_count == 0 */
145         atomic_t use_count;
146         unsigned long pointer;
147         size_t size;
148         /* pass surplus references to this pointer */
149         unsigned long excess_ref;
150         /* minimum number of a pointers found before it is considered leak */
151         int min_count;
152         /* the total number of pointers found pointing to this object */
153         int count;
154         /* checksum for detecting modified objects */
155         u32 checksum;
156         /* memory ranges to be scanned inside an object (empty for all) */
157         struct hlist_head area_list;
158         unsigned long trace[MAX_TRACE];
159         unsigned int trace_len;
160         unsigned long jiffies;          /* creation timestamp */
161         pid_t pid;                      /* pid of the current task */
162         char comm[TASK_COMM_LEN];       /* executable name */
163 };
164
165 /* flag representing the memory block allocation status */
166 #define OBJECT_ALLOCATED        (1 << 0)
167 /* flag set after the first reporting of an unreference object */
168 #define OBJECT_REPORTED         (1 << 1)
169 /* flag set to not scan the object */
170 #define OBJECT_NO_SCAN          (1 << 2)
171 /* flag set to fully scan the object when scan_area allocation failed */
172 #define OBJECT_FULL_SCAN        (1 << 3)
173
174 #define HEX_PREFIX              "    "
175 /* number of bytes to print per line; must be 16 or 32 */
176 #define HEX_ROW_SIZE            16
177 /* number of bytes to print at a time (1, 2, 4, 8) */
178 #define HEX_GROUP_SIZE          1
179 /* include ASCII after the hex output */
180 #define HEX_ASCII               1
181 /* max number of lines to be printed */
182 #define HEX_MAX_LINES           2
183
184 /* the list of all allocated objects */
185 static LIST_HEAD(object_list);
186 /* the list of gray-colored objects (see color_gray comment below) */
187 static LIST_HEAD(gray_list);
188 /* memory pool allocation */
189 static struct kmemleak_object mem_pool[CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE];
190 static int mem_pool_free_count = ARRAY_SIZE(mem_pool);
191 static LIST_HEAD(mem_pool_free_list);
192 /* search tree for object boundaries */
193 static struct rb_root object_tree_root = RB_ROOT;
194 /* protecting the access to object_list and object_tree_root */
195 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(kmemleak_lock);
196
197 /* allocation caches for kmemleak internal data */
198 static struct kmem_cache *object_cache;
199 static struct kmem_cache *scan_area_cache;
200
201 /* set if tracing memory operations is enabled */
202 static int kmemleak_enabled = 1;
203 /* same as above but only for the kmemleak_free() callback */
204 static int kmemleak_free_enabled = 1;
205 /* set in the late_initcall if there were no errors */
206 static int kmemleak_initialized;
207 /* set if a kmemleak warning was issued */
208 static int kmemleak_warning;
209 /* set if a fatal kmemleak error has occurred */
210 static int kmemleak_error;
211
212 /* minimum and maximum address that may be valid pointers */
213 static unsigned long min_addr = ULONG_MAX;
214 static unsigned long max_addr;
215
216 static struct task_struct *scan_thread;
217 /* used to avoid reporting of recently allocated objects */
218 static unsigned long jiffies_min_age;
219 static unsigned long jiffies_last_scan;
220 /* delay between automatic memory scannings */
221 static signed long jiffies_scan_wait;
222 /* enables or disables the task stacks scanning */
223 static int kmemleak_stack_scan = 1;
224 /* protects the memory scanning, parameters and debug/kmemleak file access */
225 static DEFINE_MUTEX(scan_mutex);
226 /* setting kmemleak=on, will set this var, skipping the disable */
227 static int kmemleak_skip_disable;
228 /* If there are leaks that can be reported */
229 static bool kmemleak_found_leaks;
230
231 static bool kmemleak_verbose;
232 module_param_named(verbose, kmemleak_verbose, bool, 0600);
233
234 static void kmemleak_disable(void);
235
236 /*
237  * Print a warning and dump the stack trace.
238  */
239 #define kmemleak_warn(x...)     do {            \
240         pr_warn(x);                             \
241         dump_stack();                           \
242         kmemleak_warning = 1;                   \
243 } while (0)
244
245 /*
246  * Macro invoked when a serious kmemleak condition occurred and cannot be
247  * recovered from. Kmemleak will be disabled and further allocation/freeing
248  * tracing no longer available.
249  */
250 #define kmemleak_stop(x...)     do {    \
251         kmemleak_warn(x);               \
252         kmemleak_disable();             \
253 } while (0)
254
255 #define warn_or_seq_printf(seq, fmt, ...)       do {    \
256         if (seq)                                        \
257                 seq_printf(seq, fmt, ##__VA_ARGS__);    \
258         else                                            \
259                 pr_warn(fmt, ##__VA_ARGS__);            \
260 } while (0)
261
262 static void warn_or_seq_hex_dump(struct seq_file *seq, int prefix_type,
263                                  int rowsize, int groupsize, const void *buf,
264                                  size_t len, bool ascii)
265 {
266         if (seq)
267                 seq_hex_dump(seq, HEX_PREFIX, prefix_type, rowsize, groupsize,
268                              buf, len, ascii);
269         else
270                 print_hex_dump(KERN_WARNING, pr_fmt(HEX_PREFIX), prefix_type,
271                                rowsize, groupsize, buf, len, ascii);
272 }
273
274 /*
275  * Printing of the objects hex dump to the seq file. The number of lines to be
276  * printed is limited to HEX_MAX_LINES to prevent seq file spamming. The
277  * actual number of printed bytes depends on HEX_ROW_SIZE. It must be called
278  * with the object->lock held.
279  */
280 static void hex_dump_object(struct seq_file *seq,
281                             struct kmemleak_object *object)
282 {
283         const u8 *ptr = (const u8 *)object->pointer;
284         size_t len;
285
286         /* limit the number of lines to HEX_MAX_LINES */
287         len = min_t(size_t, object->size, HEX_MAX_LINES * HEX_ROW_SIZE);
288
289         warn_or_seq_printf(seq, "  hex dump (first %zu bytes):\n", len);
290         kasan_disable_current();
291         warn_or_seq_hex_dump(seq, DUMP_PREFIX_NONE, HEX_ROW_SIZE,
292                              HEX_GROUP_SIZE, ptr, len, HEX_ASCII);
293         kasan_enable_current();
294 }
295
296 /*
297  * Object colors, encoded with count and min_count:
298  * - white - orphan object, not enough references to it (count < min_count)
299  * - gray  - not orphan, not marked as false positive (min_count == 0) or
300  *              sufficient references to it (count >= min_count)
301  * - black - ignore, it doesn't contain references (e.g. text section)
302  *              (min_count == -1). No function defined for this color.
303  * Newly created objects don't have any color assigned (object->count == -1)
304  * before the next memory scan when they become white.
305  */
306 static bool color_white(const struct kmemleak_object *object)
307 {
308         return object->count != KMEMLEAK_BLACK &&
309                 object->count < object->min_count;
310 }
311
312 static bool color_gray(const struct kmemleak_object *object)
313 {
314         return object->min_count != KMEMLEAK_BLACK &&
315                 object->count >= object->min_count;
316 }
317
318 /*
319  * Objects are considered unreferenced only if their color is white, they have
320  * not be deleted and have a minimum age to avoid false positives caused by
321  * pointers temporarily stored in CPU registers.
322  */
323 static bool unreferenced_object(struct kmemleak_object *object)
324 {
325         return (color_white(object) && object->flags & OBJECT_ALLOCATED) &&
326                 time_before_eq(object->jiffies + jiffies_min_age,
327                                jiffies_last_scan);
328 }
329
330 /*
331  * Printing of the unreferenced objects information to the seq file. The
332  * print_unreferenced function must be called with the object->lock held.
333  */
334 static void print_unreferenced(struct seq_file *seq,
335                                struct kmemleak_object *object)
336 {
337         int i;
338         unsigned int msecs_age = jiffies_to_msecs(jiffies - object->jiffies);
339
340         warn_or_seq_printf(seq, "unreferenced object 0x%08lx (size %zu):\n",
341                    object->pointer, object->size);
342         warn_or_seq_printf(seq, "  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu (age %d.%03ds)\n",
343                    object->comm, object->pid, object->jiffies,
344                    msecs_age / 1000, msecs_age % 1000);
345         hex_dump_object(seq, object);
346         warn_or_seq_printf(seq, "  backtrace:\n");
347
348         for (i = 0; i < object->trace_len; i++) {
349                 void *ptr = (void *)object->trace[i];
350                 warn_or_seq_printf(seq, "    [<%p>] %pS\n", ptr, ptr);
351         }
352 }
353
354 /*
355  * Print the kmemleak_object information. This function is used mainly for
356  * debugging special cases when kmemleak operations. It must be called with
357  * the object->lock held.
358  */
359 static void dump_object_info(struct kmemleak_object *object)
360 {
361         pr_notice("Object 0x%08lx (size %zu):\n",
362                   object->pointer, object->size);
363         pr_notice("  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu\n",
364                   object->comm, object->pid, object->jiffies);
365         pr_notice("  min_count = %d\n", object->min_count);
366         pr_notice("  count = %d\n", object->count);
367         pr_notice("  flags = 0x%x\n", object->flags);
368         pr_notice("  checksum = %u\n", object->checksum);
369         pr_notice("  backtrace:\n");
370         stack_trace_print(object->trace, object->trace_len, 4);
371 }
372
373 /*
374  * Look-up a memory block metadata (kmemleak_object) in the object search
375  * tree based on a pointer value. If alias is 0, only values pointing to the
376  * beginning of the memory block are allowed. The kmemleak_lock must be held
377  * when calling this function.
378  */
379 static struct kmemleak_object *lookup_object(unsigned long ptr, int alias)
380 {
381         struct rb_node *rb = object_tree_root.rb_node;
382
383         while (rb) {
384                 struct kmemleak_object *object =
385                         rb_entry(rb, struct kmemleak_object, rb_node);
386                 if (ptr < object->pointer)
387                         rb = object->rb_node.rb_left;
388                 else if (object->pointer + object->size <= ptr)
389                         rb = object->rb_node.rb_right;
390                 else if (object->pointer == ptr || alias)
391                         return object;
392                 else {
393                         kmemleak_warn("Found object by alias at 0x%08lx\n",
394                                       ptr);
395                         dump_object_info(object);
396                         break;
397                 }
398         }
399         return NULL;
400 }
401
402 /*
403  * Increment the object use_count. Return 1 if successful or 0 otherwise. Note
404  * that once an object's use_count reached 0, the RCU freeing was already
405  * registered and the object should no longer be used. This function must be
406  * called under the protection of rcu_read_lock().
407  */
408 static int get_object(struct kmemleak_object *object)
409 {
410         return atomic_inc_not_zero(&object->use_count);
411 }
412
413 /*
414  * Memory pool allocation and freeing. kmemleak_lock must not be held.
415  */
416 static struct kmemleak_object *mem_pool_alloc(gfp_t gfp)
417 {
418         unsigned long flags;
419         struct kmemleak_object *object;
420
421         /* try the slab allocator first */
422         if (object_cache) {
423                 object = kmem_cache_alloc(object_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
424                 if (object)
425                         return object;
426         }
427
428         /* slab allocation failed, try the memory pool */
429         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
430         object = list_first_entry_or_null(&mem_pool_free_list,
431                                           typeof(*object), object_list);
432         if (object)
433                 list_del(&object->object_list);
434         else if (mem_pool_free_count)
435                 object = &mem_pool[--mem_pool_free_count];
436         else
437                 pr_warn_once("Memory pool empty, consider increasing CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE\n");
438         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
439
440         return object;
441 }
442
443 /*
444  * Return the object to either the slab allocator or the memory pool.
445  */
446 static void mem_pool_free(struct kmemleak_object *object)
447 {
448         unsigned long flags;
449
450         if (object < mem_pool || object >= mem_pool + ARRAY_SIZE(mem_pool)) {
451                 kmem_cache_free(object_cache, object);
452                 return;
453         }
454
455         /* add the object to the memory pool free list */
456         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
457         list_add(&object->object_list, &mem_pool_free_list);
458         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
459 }
460
461 /*
462  * RCU callback to free a kmemleak_object.
463  */
464 static void free_object_rcu(struct rcu_head *rcu)
465 {
466         struct hlist_node *tmp;
467         struct kmemleak_scan_area *area;
468         struct kmemleak_object *object =
469                 container_of(rcu, struct kmemleak_object, rcu);
470
471         /*
472          * Once use_count is 0 (guaranteed by put_object), there is no other
473          * code accessing this object, hence no need for locking.
474          */
475         hlist_for_each_entry_safe(area, tmp, &object->area_list, node) {
476                 hlist_del(&area->node);
477                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
478         }
479         mem_pool_free(object);
480 }
481
482 /*
483  * Decrement the object use_count. Once the count is 0, free the object using
484  * an RCU callback. Since put_object() may be called via the kmemleak_free() ->
485  * delete_object() path, the delayed RCU freeing ensures that there is no
486  * recursive call to the kernel allocator. Lock-less RCU object_list traversal
487  * is also possible.
488  */
489 static void put_object(struct kmemleak_object *object)
490 {
491         if (!atomic_dec_and_test(&object->use_count))
492                 return;
493
494         /* should only get here after delete_object was called */
495         WARN_ON(object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
496
497         /*
498          * It may be too early for the RCU callbacks, however, there is no
499          * concurrent object_list traversal when !object_cache and all objects
500          * came from the memory pool. Free the object directly.
501          */
502         if (object_cache)
503                 call_rcu(&object->rcu, free_object_rcu);
504         else
505                 free_object_rcu(&object->rcu);
506 }
507
508 /*
509  * Look up an object in the object search tree and increase its use_count.
510  */
511 static struct kmemleak_object *find_and_get_object(unsigned long ptr, int alias)
512 {
513         unsigned long flags;
514         struct kmemleak_object *object;
515
516         rcu_read_lock();
517         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
518         object = lookup_object(ptr, alias);
519         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
520
521         /* check whether the object is still available */
522         if (object && !get_object(object))
523                 object = NULL;
524         rcu_read_unlock();
525
526         return object;
527 }
528
529 /*
530  * Remove an object from the object_tree_root and object_list. Must be called
531  * with the kmemleak_lock held _if_ kmemleak is still enabled.
532  */
533 static void __remove_object(struct kmemleak_object *object)
534 {
535         rb_erase(&object->rb_node, &object_tree_root);
536         list_del_rcu(&object->object_list);
537 }
538
539 /*
540  * Look up an object in the object search tree and remove it from both
541  * object_tree_root and object_list. The returned object's use_count should be
542  * at least 1, as initially set by create_object().
543  */
544 static struct kmemleak_object *find_and_remove_object(unsigned long ptr, int alias)
545 {
546         unsigned long flags;
547         struct kmemleak_object *object;
548
549         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
550         object = lookup_object(ptr, alias);
551         if (object)
552                 __remove_object(object);
553         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
554
555         return object;
556 }
557
558 /*
559  * Save stack trace to the given array of MAX_TRACE size.
560  */
561 static int __save_stack_trace(unsigned long *trace)
562 {
563         return stack_trace_save(trace, MAX_TRACE, 2);
564 }
565
566 /*
567  * Create the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to an allocated
568  * memory block and add it to the object_list and object_tree_root.
569  */
570 static struct kmemleak_object *create_object(unsigned long ptr, size_t size,
571                                              int min_count, gfp_t gfp)
572 {
573         unsigned long flags;
574         struct kmemleak_object *object, *parent;
575         struct rb_node **link, *rb_parent;
576         unsigned long untagged_ptr;
577
578         object = mem_pool_alloc(gfp);
579         if (!object) {
580                 pr_warn("Cannot allocate a kmemleak_object structure\n");
581                 kmemleak_disable();
582                 return NULL;
583         }
584
585         INIT_LIST_HEAD(&object->object_list);
586         INIT_LIST_HEAD(&object->gray_list);
587         INIT_HLIST_HEAD(&object->area_list);
588         raw_spin_lock_init(&object->lock);
589         atomic_set(&object->use_count, 1);
590         object->flags = OBJECT_ALLOCATED;
591         object->pointer = ptr;
592         object->size = size;
593         object->excess_ref = 0;
594         object->min_count = min_count;
595         object->count = 0;                      /* white color initially */
596         object->jiffies = jiffies;
597         object->checksum = 0;
598
599         /* task information */
600         if (in_irq()) {
601                 object->pid = 0;
602                 strncpy(object->comm, "hardirq", sizeof(object->comm));
603         } else if (in_serving_softirq()) {
604                 object->pid = 0;
605                 strncpy(object->comm, "softirq", sizeof(object->comm));
606         } else {
607                 object->pid = current->pid;
608                 /*
609                  * There is a small chance of a race with set_task_comm(),
610                  * however using get_task_comm() here may cause locking
611                  * dependency issues with current->alloc_lock. In the worst
612                  * case, the command line is not correct.
613                  */
614                 strncpy(object->comm, current->comm, sizeof(object->comm));
615         }
616
617         /* kernel backtrace */
618         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
619
620         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
621
622         untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
623         min_addr = min(min_addr, untagged_ptr);
624         max_addr = max(max_addr, untagged_ptr + size);
625         link = &object_tree_root.rb_node;
626         rb_parent = NULL;
627         while (*link) {
628                 rb_parent = *link;
629                 parent = rb_entry(rb_parent, struct kmemleak_object, rb_node);
630                 if (ptr + size <= parent->pointer)
631                         link = &parent->rb_node.rb_left;
632                 else if (parent->pointer + parent->size <= ptr)
633                         link = &parent->rb_node.rb_right;
634                 else {
635                         kmemleak_stop("Cannot insert 0x%lx into the object search tree (overlaps existing)\n",
636                                       ptr);
637                         /*
638                          * No need for parent->lock here since "parent" cannot
639                          * be freed while the kmemleak_lock is held.
640                          */
641                         dump_object_info(parent);
642                         kmem_cache_free(object_cache, object);
643                         object = NULL;
644                         goto out;
645                 }
646         }
647         rb_link_node(&object->rb_node, rb_parent, link);
648         rb_insert_color(&object->rb_node, &object_tree_root);
649
650         list_add_tail_rcu(&object->object_list, &object_list);
651 out:
652         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
653         return object;
654 }
655
656 /*
657  * Mark the object as not allocated and schedule RCU freeing via put_object().
658  */
659 static void __delete_object(struct kmemleak_object *object)
660 {
661         unsigned long flags;
662
663         WARN_ON(!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED));
664         WARN_ON(atomic_read(&object->use_count) < 1);
665
666         /*
667          * Locking here also ensures that the corresponding memory block
668          * cannot be freed when it is being scanned.
669          */
670         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
671         object->flags &= ~OBJECT_ALLOCATED;
672         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
673         put_object(object);
674 }
675
676 /*
677  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
678  * delete it.
679  */
680 static void delete_object_full(unsigned long ptr)
681 {
682         struct kmemleak_object *object;
683
684         object = find_and_remove_object(ptr, 0);
685         if (!object) {
686 #ifdef DEBUG
687                 kmemleak_warn("Freeing unknown object at 0x%08lx\n",
688                               ptr);
689 #endif
690                 return;
691         }
692         __delete_object(object);
693 }
694
695 /*
696  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
697  * delete it. If the memory block is partially freed, the function may create
698  * additional metadata for the remaining parts of the block.
699  */
700 static void delete_object_part(unsigned long ptr, size_t size)
701 {
702         struct kmemleak_object *object;
703         unsigned long start, end;
704
705         object = find_and_remove_object(ptr, 1);
706         if (!object) {
707 #ifdef DEBUG
708                 kmemleak_warn("Partially freeing unknown object at 0x%08lx (size %zu)\n",
709                               ptr, size);
710 #endif
711                 return;
712         }
713
714         /*
715          * Create one or two objects that may result from the memory block
716          * split. Note that partial freeing is only done by free_bootmem() and
717          * this happens before kmemleak_init() is called.
718          */
719         start = object->pointer;
720         end = object->pointer + object->size;
721         if (ptr > start)
722                 create_object(start, ptr - start, object->min_count,
723                               GFP_KERNEL);
724         if (ptr + size < end)
725                 create_object(ptr + size, end - ptr - size, object->min_count,
726                               GFP_KERNEL);
727
728         __delete_object(object);
729 }
730
731 static void __paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
732 {
733         object->min_count = color;
734         if (color == KMEMLEAK_BLACK)
735                 object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
736 }
737
738 static void paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
739 {
740         unsigned long flags;
741
742         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
743         __paint_it(object, color);
744         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
745 }
746
747 static void paint_ptr(unsigned long ptr, int color)
748 {
749         struct kmemleak_object *object;
750
751         object = find_and_get_object(ptr, 0);
752         if (!object) {
753                 kmemleak_warn("Trying to color unknown object at 0x%08lx as %s\n",
754                               ptr,
755                               (color == KMEMLEAK_GREY) ? "Grey" :
756                               (color == KMEMLEAK_BLACK) ? "Black" : "Unknown");
757                 return;
758         }
759         paint_it(object, color);
760         put_object(object);
761 }
762
763 /*
764  * Mark an object permanently as gray-colored so that it can no longer be
765  * reported as a leak. This is used in general to mark a false positive.
766  */
767 static void make_gray_object(unsigned long ptr)
768 {
769         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_GREY);
770 }
771
772 /*
773  * Mark the object as black-colored so that it is ignored from scans and
774  * reporting.
775  */
776 static void make_black_object(unsigned long ptr)
777 {
778         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_BLACK);
779 }
780
781 /*
782  * Add a scanning area to the object. If at least one such area is added,
783  * kmemleak will only scan these ranges rather than the whole memory block.
784  */
785 static void add_scan_area(unsigned long ptr, size_t size, gfp_t gfp)
786 {
787         unsigned long flags;
788         struct kmemleak_object *object;
789         struct kmemleak_scan_area *area = NULL;
790
791         object = find_and_get_object(ptr, 1);
792         if (!object) {
793                 kmemleak_warn("Adding scan area to unknown object at 0x%08lx\n",
794                               ptr);
795                 return;
796         }
797
798         if (scan_area_cache)
799                 area = kmem_cache_alloc(scan_area_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
800
801         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
802         if (!area) {
803                 pr_warn_once("Cannot allocate a scan area, scanning the full object\n");
804                 /* mark the object for full scan to avoid false positives */
805                 object->flags |= OBJECT_FULL_SCAN;
806                 goto out_unlock;
807         }
808         if (size == SIZE_MAX) {
809                 size = object->pointer + object->size - ptr;
810         } else if (ptr + size > object->pointer + object->size) {
811                 kmemleak_warn("Scan area larger than object 0x%08lx\n", ptr);
812                 dump_object_info(object);
813                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
814                 goto out_unlock;
815         }
816
817         INIT_HLIST_NODE(&area->node);
818         area->start = ptr;
819         area->size = size;
820
821         hlist_add_head(&area->node, &object->area_list);
822 out_unlock:
823         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
824         put_object(object);
825 }
826
827 /*
828  * Any surplus references (object already gray) to 'ptr' are passed to
829  * 'excess_ref'. This is used in the vmalloc() case where a pointer to
830  * vm_struct may be used as an alternative reference to the vmalloc'ed object
831  * (see free_thread_stack()).
832  */
833 static void object_set_excess_ref(unsigned long ptr, unsigned long excess_ref)
834 {
835         unsigned long flags;
836         struct kmemleak_object *object;
837
838         object = find_and_get_object(ptr, 0);
839         if (!object) {
840                 kmemleak_warn("Setting excess_ref on unknown object at 0x%08lx\n",
841                               ptr);
842                 return;
843         }
844
845         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
846         object->excess_ref = excess_ref;
847         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
848         put_object(object);
849 }
850
851 /*
852  * Set the OBJECT_NO_SCAN flag for the object corresponding to the give
853  * pointer. Such object will not be scanned by kmemleak but references to it
854  * are searched.
855  */
856 static void object_no_scan(unsigned long ptr)
857 {
858         unsigned long flags;
859         struct kmemleak_object *object;
860
861         object = find_and_get_object(ptr, 0);
862         if (!object) {
863                 kmemleak_warn("Not scanning unknown object at 0x%08lx\n", ptr);
864                 return;
865         }
866
867         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
868         object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
869         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
870         put_object(object);
871 }
872
873 /**
874  * kmemleak_alloc - register a newly allocated object
875  * @ptr:        pointer to beginning of the object
876  * @size:       size of the object
877  * @min_count:  minimum number of references to this object. If during memory
878  *              scanning a number of references less than @min_count is found,
879  *              the object is reported as a memory leak. If @min_count is 0,
880  *              the object is never reported as a leak. If @min_count is -1,
881  *              the object is ignored (not scanned and not reported as a leak)
882  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
883  *
884  * This function is called from the kernel allocators when a new object
885  * (memory block) is allocated (kmem_cache_alloc, kmalloc etc.).
886  */
887 void __ref kmemleak_alloc(const void *ptr, size_t size, int min_count,
888                           gfp_t gfp)
889 {
890         pr_debug("%s(0x%p, %zu, %d)\n", __func__, ptr, size, min_count);
891
892         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
893                 create_object((unsigned long)ptr, size, min_count, gfp);
894 }
895 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc);
896
897 /**
898  * kmemleak_alloc_percpu - register a newly allocated __percpu object
899  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
900  * @size:       size of the object
901  * @gfp:        flags used for kmemleak internal memory allocations
902  *
903  * This function is called from the kernel percpu allocator when a new object
904  * (memory block) is allocated (alloc_percpu).
905  */
906 void __ref kmemleak_alloc_percpu(const void __percpu *ptr, size_t size,
907                                  gfp_t gfp)
908 {
909         unsigned int cpu;
910
911         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, ptr, size);
912
913         /*
914          * Percpu allocations are only scanned and not reported as leaks
915          * (min_count is set to 0).
916          */
917         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
918                 for_each_possible_cpu(cpu)
919                         create_object((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr, cpu),
920                                       size, 0, gfp);
921 }
922 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc_percpu);
923
924 /**
925  * kmemleak_vmalloc - register a newly vmalloc'ed object
926  * @area:       pointer to vm_struct
927  * @size:       size of the object
928  * @gfp:        __vmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
929  *
930  * This function is called from the vmalloc() kernel allocator when a new
931  * object (memory block) is allocated.
932  */
933 void __ref kmemleak_vmalloc(const struct vm_struct *area, size_t size, gfp_t gfp)
934 {
935         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, area, size);
936
937         /*
938          * A min_count = 2 is needed because vm_struct contains a reference to
939          * the virtual address of the vmalloc'ed block.
940          */
941         if (kmemleak_enabled) {
942                 create_object((unsigned long)area->addr, size, 2, gfp);
943                 object_set_excess_ref((unsigned long)area,
944                                       (unsigned long)area->addr);
945         }
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_vmalloc);
948
949 /**
950  * kmemleak_free - unregister a previously registered object
951  * @ptr:        pointer to beginning of the object
952  *
953  * This function is called from the kernel allocators when an object (memory
954  * block) is freed (kmem_cache_free, kfree, vfree etc.).
955  */
956 void __ref kmemleak_free(const void *ptr)
957 {
958         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
959
960         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
961                 delete_object_full((unsigned long)ptr);
962 }
963 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free);
964
965 /**
966  * kmemleak_free_part - partially unregister a previously registered object
967  * @ptr:        pointer to the beginning or inside the object. This also
968  *              represents the start of the range to be freed
969  * @size:       size to be unregistered
970  *
971  * This function is called when only a part of a memory block is freed
972  * (usually from the bootmem allocator).
973  */
974 void __ref kmemleak_free_part(const void *ptr, size_t size)
975 {
976         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
977
978         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
979                 delete_object_part((unsigned long)ptr, size);
980 }
981 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_part);
982
983 /**
984  * kmemleak_free_percpu - unregister a previously registered __percpu object
985  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
986  *
987  * This function is called from the kernel percpu allocator when an object
988  * (memory block) is freed (free_percpu).
989  */
990 void __ref kmemleak_free_percpu(const void __percpu *ptr)
991 {
992         unsigned int cpu;
993
994         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
995
996         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
997                 for_each_possible_cpu(cpu)
998                         delete_object_full((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr,
999                                                                       cpu));
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_percpu);
1002
1003 /**
1004  * kmemleak_update_trace - update object allocation stack trace
1005  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1006  *
1007  * Override the object allocation stack trace for cases where the actual
1008  * allocation place is not always useful.
1009  */
1010 void __ref kmemleak_update_trace(const void *ptr)
1011 {
1012         struct kmemleak_object *object;
1013         unsigned long flags;
1014
1015         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1016
1017         if (!kmemleak_enabled || IS_ERR_OR_NULL(ptr))
1018                 return;
1019
1020         object = find_and_get_object((unsigned long)ptr, 1);
1021         if (!object) {
1022 #ifdef DEBUG
1023                 kmemleak_warn("Updating stack trace for unknown object at %p\n",
1024                               ptr);
1025 #endif
1026                 return;
1027         }
1028
1029         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1030         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
1031         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1032
1033         put_object(object);
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_update_trace);
1036
1037 /**
1038  * kmemleak_not_leak - mark an allocated object as false positive
1039  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1040  *
1041  * Calling this function on an object will cause the memory block to no longer
1042  * be reported as leak and always be scanned.
1043  */
1044 void __ref kmemleak_not_leak(const void *ptr)
1045 {
1046         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1047
1048         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1049                 make_gray_object((unsigned long)ptr);
1050 }
1051 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak);
1052
1053 /**
1054  * kmemleak_ignore - ignore an allocated object
1055  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1056  *
1057  * Calling this function on an object will cause the memory block to be
1058  * ignored (not scanned and not reported as a leak). This is usually done when
1059  * it is known that the corresponding block is not a leak and does not contain
1060  * any references to other allocated memory blocks.
1061  */
1062 void __ref kmemleak_ignore(const void *ptr)
1063 {
1064         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1065
1066         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1067                 make_black_object((unsigned long)ptr);
1068 }
1069 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore);
1070
1071 /**
1072  * kmemleak_scan_area - limit the range to be scanned in an allocated object
1073  * @ptr:        pointer to beginning or inside the object. This also
1074  *              represents the start of the scan area
1075  * @size:       size of the scan area
1076  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1077  *
1078  * This function is used when it is known that only certain parts of an object
1079  * contain references to other objects. Kmemleak will only scan these areas
1080  * reducing the number false negatives.
1081  */
1082 void __ref kmemleak_scan_area(const void *ptr, size_t size, gfp_t gfp)
1083 {
1084         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1085
1086         if (kmemleak_enabled && ptr && size && !IS_ERR(ptr))
1087                 add_scan_area((unsigned long)ptr, size, gfp);
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_scan_area);
1090
1091 /**
1092  * kmemleak_no_scan - do not scan an allocated object
1093  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1094  *
1095  * This function notifies kmemleak not to scan the given memory block. Useful
1096  * in situations where it is known that the given object does not contain any
1097  * references to other objects. Kmemleak will not scan such objects reducing
1098  * the number of false negatives.
1099  */
1100 void __ref kmemleak_no_scan(const void *ptr)
1101 {
1102         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1103
1104         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1105                 object_no_scan((unsigned long)ptr);
1106 }
1107 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_no_scan);
1108
1109 /**
1110  * kmemleak_alloc_phys - similar to kmemleak_alloc but taking a physical
1111  *                       address argument
1112  * @phys:       physical address of the object
1113  * @size:       size of the object
1114  * @min_count:  minimum number of references to this object.
1115  *              See kmemleak_alloc()
1116  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1117  */
1118 void __ref kmemleak_alloc_phys(phys_addr_t phys, size_t size, int min_count,
1119                                gfp_t gfp)
1120 {
1121         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1122                 kmemleak_alloc(__va(phys), size, min_count, gfp);
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_alloc_phys);
1125
1126 /**
1127  * kmemleak_free_part_phys - similar to kmemleak_free_part but taking a
1128  *                           physical address argument
1129  * @phys:       physical address if the beginning or inside an object. This
1130  *              also represents the start of the range to be freed
1131  * @size:       size to be unregistered
1132  */
1133 void __ref kmemleak_free_part_phys(phys_addr_t phys, size_t size)
1134 {
1135         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1136                 kmemleak_free_part(__va(phys), size);
1137 }
1138 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_free_part_phys);
1139
1140 /**
1141  * kmemleak_not_leak_phys - similar to kmemleak_not_leak but taking a physical
1142  *                          address argument
1143  * @phys:       physical address of the object
1144  */
1145 void __ref kmemleak_not_leak_phys(phys_addr_t phys)
1146 {
1147         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1148                 kmemleak_not_leak(__va(phys));
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak_phys);
1151
1152 /**
1153  * kmemleak_ignore_phys - similar to kmemleak_ignore but taking a physical
1154  *                        address argument
1155  * @phys:       physical address of the object
1156  */
1157 void __ref kmemleak_ignore_phys(phys_addr_t phys)
1158 {
1159         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1160                 kmemleak_ignore(__va(phys));
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore_phys);
1163
1164 /*
1165  * Update an object's checksum and return true if it was modified.
1166  */
1167 static bool update_checksum(struct kmemleak_object *object)
1168 {
1169         u32 old_csum = object->checksum;
1170
1171         kasan_disable_current();
1172         kcsan_disable_current();
1173         object->checksum = crc32(0, (void *)object->pointer, object->size);
1174         kasan_enable_current();
1175         kcsan_enable_current();
1176
1177         return object->checksum != old_csum;
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Update an object's references. object->lock must be held by the caller.
1182  */
1183 static void update_refs(struct kmemleak_object *object)
1184 {
1185         if (!color_white(object)) {
1186                 /* non-orphan, ignored or new */
1187                 return;
1188         }
1189
1190         /*
1191          * Increase the object's reference count (number of pointers to the
1192          * memory block). If this count reaches the required minimum, the
1193          * object's color will become gray and it will be added to the
1194          * gray_list.
1195          */
1196         object->count++;
1197         if (color_gray(object)) {
1198                 /* put_object() called when removing from gray_list */
1199                 WARN_ON(!get_object(object));
1200                 list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1201         }
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Memory scanning is a long process and it needs to be interruptable. This
1206  * function checks whether such interrupt condition occurred.
1207  */
1208 static int scan_should_stop(void)
1209 {
1210         if (!kmemleak_enabled)
1211                 return 1;
1212
1213         /*
1214          * This function may be called from either process or kthread context,
1215          * hence the need to check for both stop conditions.
1216          */
1217         if (current->mm)
1218                 return signal_pending(current);
1219         else
1220                 return kthread_should_stop();
1221
1222         return 0;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Scan a memory block (exclusive range) for valid pointers and add those
1227  * found to the gray list.
1228  */
1229 static void scan_block(void *_start, void *_end,
1230                        struct kmemleak_object *scanned)
1231 {
1232         unsigned long *ptr;
1233         unsigned long *start = PTR_ALIGN(_start, BYTES_PER_POINTER);
1234         unsigned long *end = _end - (BYTES_PER_POINTER - 1);
1235         unsigned long flags;
1236         unsigned long untagged_ptr;
1237
1238         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
1239         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
1240                 struct kmemleak_object *object;
1241                 unsigned long pointer;
1242                 unsigned long excess_ref;
1243
1244                 if (scan_should_stop())
1245                         break;
1246
1247                 kasan_disable_current();
1248                 pointer = *ptr;
1249                 kasan_enable_current();
1250
1251                 untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)pointer);
1252                 if (untagged_ptr < min_addr || untagged_ptr >= max_addr)
1253                         continue;
1254
1255                 /*
1256                  * No need for get_object() here since we hold kmemleak_lock.
1257                  * object->use_count cannot be dropped to 0 while the object
1258                  * is still present in object_tree_root and object_list
1259                  * (with updates protected by kmemleak_lock).
1260                  */
1261                 object = lookup_object(pointer, 1);
1262                 if (!object)
1263                         continue;
1264                 if (object == scanned)
1265                         /* self referenced, ignore */
1266                         continue;
1267
1268                 /*
1269                  * Avoid the lockdep recursive warning on object->lock being
1270                  * previously acquired in scan_object(). These locks are
1271                  * enclosed by scan_mutex.
1272                  */
1273                 raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1274                 /* only pass surplus references (object already gray) */
1275                 if (color_gray(object)) {
1276                         excess_ref = object->excess_ref;
1277                         /* no need for update_refs() if object already gray */
1278                 } else {
1279                         excess_ref = 0;
1280                         update_refs(object);
1281                 }
1282                 raw_spin_unlock(&object->lock);
1283
1284                 if (excess_ref) {
1285                         object = lookup_object(excess_ref, 0);
1286                         if (!object)
1287                                 continue;
1288                         if (object == scanned)
1289                                 /* circular reference, ignore */
1290                                 continue;
1291                         raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1292                         update_refs(object);
1293                         raw_spin_unlock(&object->lock);
1294                 }
1295         }
1296         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Scan a large memory block in MAX_SCAN_SIZE chunks to reduce the latency.
1301  */
1302 #ifdef CONFIG_SMP
1303 static void scan_large_block(void *start, void *end)
1304 {
1305         void *next;
1306
1307         while (start < end) {
1308                 next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1309                 scan_block(start, next, NULL);
1310                 start = next;
1311                 cond_resched();
1312         }
1313 }
1314 #endif
1315
1316 /*
1317  * Scan a memory block corresponding to a kmemleak_object. A condition is
1318  * that object->use_count >= 1.
1319  */
1320 static void scan_object(struct kmemleak_object *object)
1321 {
1322         struct kmemleak_scan_area *area;
1323         unsigned long flags;
1324
1325         /*
1326          * Once the object->lock is acquired, the corresponding memory block
1327          * cannot be freed (the same lock is acquired in delete_object).
1328          */
1329         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1330         if (object->flags & OBJECT_NO_SCAN)
1331                 goto out;
1332         if (!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED))
1333                 /* already freed object */
1334                 goto out;
1335         if (hlist_empty(&object->area_list) ||
1336             object->flags & OBJECT_FULL_SCAN) {
1337                 void *start = (void *)object->pointer;
1338                 void *end = (void *)(object->pointer + object->size);
1339                 void *next;
1340
1341                 do {
1342                         next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1343                         scan_block(start, next, object);
1344
1345                         start = next;
1346                         if (start >= end)
1347                                 break;
1348
1349                         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1350                         cond_resched();
1351                         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1352                 } while (object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
1353         } else
1354                 hlist_for_each_entry(area, &object->area_list, node)
1355                         scan_block((void *)area->start,
1356                                    (void *)(area->start + area->size),
1357                                    object);
1358 out:
1359         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Scan the objects already referenced (gray objects). More objects will be
1364  * referenced and, if there are no memory leaks, all the objects are scanned.
1365  */
1366 static void scan_gray_list(void)
1367 {
1368         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1369
1370         /*
1371          * The list traversal is safe for both tail additions and removals
1372          * from inside the loop. The kmemleak objects cannot be freed from
1373          * outside the loop because their use_count was incremented.
1374          */
1375         object = list_entry(gray_list.next, typeof(*object), gray_list);
1376         while (&object->gray_list != &gray_list) {
1377                 cond_resched();
1378
1379                 /* may add new objects to the list */
1380                 if (!scan_should_stop())
1381                         scan_object(object);
1382
1383                 tmp = list_entry(object->gray_list.next, typeof(*object),
1384                                  gray_list);
1385
1386                 /* remove the object from the list and release it */
1387                 list_del(&object->gray_list);
1388                 put_object(object);
1389
1390                 object = tmp;
1391         }
1392         WARN_ON(!list_empty(&gray_list));
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Scan data sections and all the referenced memory blocks allocated via the
1397  * kernel's standard allocators. This function must be called with the
1398  * scan_mutex held.
1399  */
1400 static void kmemleak_scan(void)
1401 {
1402         unsigned long flags;
1403         struct kmemleak_object *object;
1404         int i;
1405         int new_leaks = 0;
1406
1407         jiffies_last_scan = jiffies;
1408
1409         /* prepare the kmemleak_object's */
1410         rcu_read_lock();
1411         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1412                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1413 #ifdef DEBUG
1414                 /*
1415                  * With a few exceptions there should be a maximum of
1416                  * 1 reference to any object at this point.
1417                  */
1418                 if (atomic_read(&object->use_count) > 1) {
1419                         pr_debug("object->use_count = %d\n",
1420                                  atomic_read(&object->use_count));
1421                         dump_object_info(object);
1422                 }
1423 #endif
1424                 /* reset the reference count (whiten the object) */
1425                 object->count = 0;
1426                 if (color_gray(object) && get_object(object))
1427                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1428
1429                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1430         }
1431         rcu_read_unlock();
1432
1433 #ifdef CONFIG_SMP
1434         /* per-cpu sections scanning */
1435         for_each_possible_cpu(i)
1436                 scan_large_block(__per_cpu_start + per_cpu_offset(i),
1437                                  __per_cpu_end + per_cpu_offset(i));
1438 #endif
1439
1440         /*
1441          * Struct page scanning for each node.
1442          */
1443         get_online_mems();
1444         for_each_online_node(i) {
1445                 unsigned long start_pfn = node_start_pfn(i);
1446                 unsigned long end_pfn = node_end_pfn(i);
1447                 unsigned long pfn;
1448
1449                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1450                         struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
1451
1452                         if (!page)
1453                                 continue;
1454
1455                         /* only scan pages belonging to this node */
1456                         if (page_to_nid(page) != i)
1457                                 continue;
1458                         /* only scan if page is in use */
1459                         if (page_count(page) == 0)
1460                                 continue;
1461                         scan_block(page, page + 1, NULL);
1462                         if (!(pfn & 63))
1463                                 cond_resched();
1464                 }
1465         }
1466         put_online_mems();
1467
1468         /*
1469          * Scanning the task stacks (may introduce false negatives).
1470          */
1471         if (kmemleak_stack_scan) {
1472                 struct task_struct *p, *g;
1473
1474                 read_lock(&tasklist_lock);
1475                 do_each_thread(g, p) {
1476                         void *stack = try_get_task_stack(p);
1477                         if (stack) {
1478                                 scan_block(stack, stack + THREAD_SIZE, NULL);
1479                                 put_task_stack(p);
1480                         }
1481                 } while_each_thread(g, p);
1482                 read_unlock(&tasklist_lock);
1483         }
1484
1485         /*
1486          * Scan the objects already referenced from the sections scanned
1487          * above.
1488          */
1489         scan_gray_list();
1490
1491         /*
1492          * Check for new or unreferenced objects modified since the previous
1493          * scan and color them gray until the next scan.
1494          */
1495         rcu_read_lock();
1496         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1497                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1498                 if (color_white(object) && (object->flags & OBJECT_ALLOCATED)
1499                     && update_checksum(object) && get_object(object)) {
1500                         /* color it gray temporarily */
1501                         object->count = object->min_count;
1502                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1503                 }
1504                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1505         }
1506         rcu_read_unlock();
1507
1508         /*
1509          * Re-scan the gray list for modified unreferenced objects.
1510          */
1511         scan_gray_list();
1512
1513         /*
1514          * If scanning was stopped do not report any new unreferenced objects.
1515          */
1516         if (scan_should_stop())
1517                 return;
1518
1519         /*
1520          * Scanning result reporting.
1521          */
1522         rcu_read_lock();
1523         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1524                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1525                 if (unreferenced_object(object) &&
1526                     !(object->flags & OBJECT_REPORTED)) {
1527                         object->flags |= OBJECT_REPORTED;
1528
1529                         if (kmemleak_verbose)
1530                                 print_unreferenced(NULL, object);
1531
1532                         new_leaks++;
1533                 }
1534                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1535         }
1536         rcu_read_unlock();
1537
1538         if (new_leaks) {
1539                 kmemleak_found_leaks = true;
1540
1541                 pr_info("%d new suspected memory leaks (see /sys/kernel/debug/kmemleak)\n",
1542                         new_leaks);
1543         }
1544
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Thread function performing automatic memory scanning. Unreferenced objects
1549  * at the end of a memory scan are reported but only the first time.
1550  */
1551 static int kmemleak_scan_thread(void *arg)
1552 {
1553         static int first_run = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN);
1554
1555         pr_info("Automatic memory scanning thread started\n");
1556         set_user_nice(current, 10);
1557
1558         /*
1559          * Wait before the first scan to allow the system to fully initialize.
1560          */
1561         if (first_run) {
1562                 signed long timeout = msecs_to_jiffies(SECS_FIRST_SCAN * 1000);
1563                 first_run = 0;
1564                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1565                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1566         }
1567
1568         while (!kthread_should_stop()) {
1569                 signed long timeout = jiffies_scan_wait;
1570
1571                 mutex_lock(&scan_mutex);
1572                 kmemleak_scan();
1573                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1574
1575                 /* wait before the next scan */
1576                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1577                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1578         }
1579
1580         pr_info("Automatic memory scanning thread ended\n");
1581
1582         return 0;
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Start the automatic memory scanning thread. This function must be called
1587  * with the scan_mutex held.
1588  */
1589 static void start_scan_thread(void)
1590 {
1591         if (scan_thread)
1592                 return;
1593         scan_thread = kthread_run(kmemleak_scan_thread, NULL, "kmemleak");
1594         if (IS_ERR(scan_thread)) {
1595                 pr_warn("Failed to create the scan thread\n");
1596                 scan_thread = NULL;
1597         }
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Stop the automatic memory scanning thread.
1602  */
1603 static void stop_scan_thread(void)
1604 {
1605         if (scan_thread) {
1606                 kthread_stop(scan_thread);
1607                 scan_thread = NULL;
1608         }
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Iterate over the object_list and return the first valid object at or after
1613  * the required position with its use_count incremented. The function triggers
1614  * a memory scanning when the pos argument points to the first position.
1615  */
1616 static void *kmemleak_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
1617 {
1618         struct kmemleak_object *object;
1619         loff_t n = *pos;
1620         int err;
1621
1622         err = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1623         if (err < 0)
1624                 return ERR_PTR(err);
1625
1626         rcu_read_lock();
1627         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1628                 if (n-- > 0)
1629                         continue;
1630                 if (get_object(object))
1631                         goto out;
1632         }
1633         object = NULL;
1634 out:
1635         return object;
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Return the next object in the object_list. The function decrements the
1640  * use_count of the previous object and increases that of the next one.
1641  */
1642 static void *kmemleak_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
1643 {
1644         struct kmemleak_object *prev_obj = v;
1645         struct kmemleak_object *next_obj = NULL;
1646         struct kmemleak_object *obj = prev_obj;
1647
1648         ++(*pos);
1649
1650         list_for_each_entry_continue_rcu(obj, &object_list, object_list) {
1651                 if (get_object(obj)) {
1652                         next_obj = obj;
1653                         break;
1654                 }
1655         }
1656
1657         put_object(prev_obj);
1658         return next_obj;
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Decrement the use_count of the last object required, if any.
1663  */
1664 static void kmemleak_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
1665 {
1666         if (!IS_ERR(v)) {
1667                 /*
1668                  * kmemleak_seq_start may return ERR_PTR if the scan_mutex
1669                  * waiting was interrupted, so only release it if !IS_ERR.
1670                  */
1671                 rcu_read_unlock();
1672                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1673                 if (v)
1674                         put_object(v);
1675         }
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Print the information for an unreferenced object to the seq file.
1680  */
1681 static int kmemleak_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
1682 {
1683         struct kmemleak_object *object = v;
1684         unsigned long flags;
1685
1686         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1687         if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) && unreferenced_object(object))
1688                 print_unreferenced(seq, object);
1689         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1690         return 0;
1691 }
1692
1693 static const struct seq_operations kmemleak_seq_ops = {
1694         .start = kmemleak_seq_start,
1695         .next  = kmemleak_seq_next,
1696         .stop  = kmemleak_seq_stop,
1697         .show  = kmemleak_seq_show,
1698 };
1699
1700 static int kmemleak_open(struct inode *inode, struct file *file)
1701 {
1702         return seq_open(file, &kmemleak_seq_ops);
1703 }
1704
1705 static int dump_str_object_info(const char *str)
1706 {
1707         unsigned long flags;
1708         struct kmemleak_object *object;
1709         unsigned long addr;
1710
1711         if (kstrtoul(str, 0, &addr))
1712                 return -EINVAL;
1713         object = find_and_get_object(addr, 0);
1714         if (!object) {
1715                 pr_info("Unknown object at 0x%08lx\n", addr);
1716                 return -EINVAL;
1717         }
1718
1719         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1720         dump_object_info(object);
1721         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1722
1723         put_object(object);
1724         return 0;
1725 }
1726
1727 /*
1728  * We use grey instead of black to ensure we can do future scans on the same
1729  * objects. If we did not do future scans these black objects could
1730  * potentially contain references to newly allocated objects in the future and
1731  * we'd end up with false positives.
1732  */
1733 static void kmemleak_clear(void)
1734 {
1735         struct kmemleak_object *object;
1736         unsigned long flags;
1737
1738         rcu_read_lock();
1739         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1740                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1741                 if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) &&
1742                     unreferenced_object(object))
1743                         __paint_it(object, KMEMLEAK_GREY);
1744                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1745         }
1746         rcu_read_unlock();
1747
1748         kmemleak_found_leaks = false;
1749 }
1750
1751 static void __kmemleak_do_cleanup(void);
1752
1753 /*
1754  * File write operation to configure kmemleak at run-time. The following
1755  * commands can be written to the /sys/kernel/debug/kmemleak file:
1756  *   off        - disable kmemleak (irreversible)
1757  *   stack=on   - enable the task stacks scanning
1758  *   stack=off  - disable the tasks stacks scanning
1759  *   scan=on    - start the automatic memory scanning thread
1760  *   scan=off   - stop the automatic memory scanning thread
1761  *   scan=...   - set the automatic memory scanning period in seconds (0 to
1762  *                disable it)
1763  *   scan       - trigger a memory scan
1764  *   clear      - mark all current reported unreferenced kmemleak objects as
1765  *                grey to ignore printing them, or free all kmemleak objects
1766  *                if kmemleak has been disabled.
1767  *   dump=...   - dump information about the object found at the given address
1768  */
1769 static ssize_t kmemleak_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1770                               size_t size, loff_t *ppos)
1771 {
1772         char buf[64];
1773         int buf_size;
1774         int ret;
1775
1776         buf_size = min(size, (sizeof(buf) - 1));
1777         if (strncpy_from_user(buf, user_buf, buf_size) < 0)
1778                 return -EFAULT;
1779         buf[buf_size] = 0;
1780
1781         ret = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1782         if (ret < 0)
1783                 return ret;
1784
1785         if (strncmp(buf, "clear", 5) == 0) {
1786                 if (kmemleak_enabled)
1787                         kmemleak_clear();
1788                 else
1789                         __kmemleak_do_cleanup();
1790                 goto out;
1791         }
1792
1793         if (!kmemleak_enabled) {
1794                 ret = -EPERM;
1795                 goto out;
1796         }
1797
1798         if (strncmp(buf, "off", 3) == 0)
1799                 kmemleak_disable();
1800         else if (strncmp(buf, "stack=on", 8) == 0)
1801                 kmemleak_stack_scan = 1;
1802         else if (strncmp(buf, "stack=off", 9) == 0)
1803                 kmemleak_stack_scan = 0;
1804         else if (strncmp(buf, "scan=on", 7) == 0)
1805                 start_scan_thread();
1806         else if (strncmp(buf, "scan=off", 8) == 0)
1807                 stop_scan_thread();
1808         else if (strncmp(buf, "scan=", 5) == 0) {
1809                 unsigned long secs;
1810
1811                 ret = kstrtoul(buf + 5, 0, &secs);
1812                 if (ret < 0)
1813                         goto out;
1814                 stop_scan_thread();
1815                 if (secs) {
1816                         jiffies_scan_wait = msecs_to_jiffies(secs * 1000);
1817                         start_scan_thread();
1818                 }
1819         } else if (strncmp(buf, "scan", 4) == 0)
1820                 kmemleak_scan();
1821         else if (strncmp(buf, "dump=", 5) == 0)
1822                 ret = dump_str_object_info(buf + 5);
1823         else
1824                 ret = -EINVAL;
1825
1826 out:
1827         mutex_unlock(&scan_mutex);
1828         if (ret < 0)
1829                 return ret;
1830
1831         /* ignore the rest of the buffer, only one command at a time */
1832         *ppos += size;
1833         return size;
1834 }
1835
1836 static const struct file_operations kmemleak_fops = {
1837         .owner          = THIS_MODULE,
1838         .open           = kmemleak_open,
1839         .read           = seq_read,
1840         .write          = kmemleak_write,
1841         .llseek         = seq_lseek,
1842         .release        = seq_release,
1843 };
1844
1845 static void __kmemleak_do_cleanup(void)
1846 {
1847         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1848
1849         /*
1850          * Kmemleak has already been disabled, no need for RCU list traversal
1851          * or kmemleak_lock held.
1852          */
1853         list_for_each_entry_safe(object, tmp, &object_list, object_list) {
1854                 __remove_object(object);
1855                 __delete_object(object);
1856         }
1857 }
1858
1859 /*
1860  * Stop the memory scanning thread and free the kmemleak internal objects if
1861  * no previous scan thread (otherwise, kmemleak may still have some useful
1862  * information on memory leaks).
1863  */
1864 static void kmemleak_do_cleanup(struct work_struct *work)
1865 {
1866         stop_scan_thread();
1867
1868         mutex_lock(&scan_mutex);
1869         /*
1870          * Once it is made sure that kmemleak_scan has stopped, it is safe to no
1871          * longer track object freeing. Ordering of the scan thread stopping and
1872          * the memory accesses below is guaranteed by the kthread_stop()
1873          * function.
1874          */
1875         kmemleak_free_enabled = 0;
1876         mutex_unlock(&scan_mutex);
1877
1878         if (!kmemleak_found_leaks)
1879                 __kmemleak_do_cleanup();
1880         else
1881                 pr_info("Kmemleak disabled without freeing internal data. Reclaim the memory with \"echo clear > /sys/kernel/debug/kmemleak\".\n");
1882 }
1883
1884 static DECLARE_WORK(cleanup_work, kmemleak_do_cleanup);
1885
1886 /*
1887  * Disable kmemleak. No memory allocation/freeing will be traced once this
1888  * function is called. Disabling kmemleak is an irreversible operation.
1889  */
1890 static void kmemleak_disable(void)
1891 {
1892         /* atomically check whether it was already invoked */
1893         if (cmpxchg(&kmemleak_error, 0, 1))
1894                 return;
1895
1896         /* stop any memory operation tracing */
1897         kmemleak_enabled = 0;
1898
1899         /* check whether it is too early for a kernel thread */
1900         if (kmemleak_initialized)
1901                 schedule_work(&cleanup_work);
1902         else
1903                 kmemleak_free_enabled = 0;
1904
1905         pr_info("Kernel memory leak detector disabled\n");
1906 }
1907
1908 /*
1909  * Allow boot-time kmemleak disabling (enabled by default).
1910  */
1911 static int __init kmemleak_boot_config(char *str)
1912 {
1913         if (!str)
1914                 return -EINVAL;
1915         if (strcmp(str, "off") == 0)
1916                 kmemleak_disable();
1917         else if (strcmp(str, "on") == 0)
1918                 kmemleak_skip_disable = 1;
1919         else
1920                 return -EINVAL;
1921         return 0;
1922 }
1923 early_param("kmemleak", kmemleak_boot_config);
1924
1925 /*
1926  * Kmemleak initialization.
1927  */
1928 void __init kmemleak_init(void)
1929 {
1930 #ifdef CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
1931         if (!kmemleak_skip_disable) {
1932                 kmemleak_disable();
1933                 return;
1934         }
1935 #endif
1936
1937         if (kmemleak_error)
1938                 return;
1939
1940         jiffies_min_age = msecs_to_jiffies(MSECS_MIN_AGE);
1941         jiffies_scan_wait = msecs_to_jiffies(SECS_SCAN_WAIT * 1000);
1942
1943         object_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_object, SLAB_NOLEAKTRACE);
1944         scan_area_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_scan_area, SLAB_NOLEAKTRACE);
1945
1946         /* register the data/bss sections */
1947         create_object((unsigned long)_sdata, _edata - _sdata,
1948                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1949         create_object((unsigned long)__bss_start, __bss_stop - __bss_start,
1950                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1951         /* only register .data..ro_after_init if not within .data */
1952         if (&__start_ro_after_init < &_sdata || &__end_ro_after_init > &_edata)
1953                 create_object((unsigned long)__start_ro_after_init,
1954                               __end_ro_after_init - __start_ro_after_init,
1955                               KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1956 }
1957
1958 /*
1959  * Late initialization function.
1960  */
1961 static int __init kmemleak_late_init(void)
1962 {
1963         kmemleak_initialized = 1;
1964
1965         debugfs_create_file("kmemleak", 0644, NULL, NULL, &kmemleak_fops);
1966
1967         if (kmemleak_error) {
1968                 /*
1969                  * Some error occurred and kmemleak was disabled. There is a
1970                  * small chance that kmemleak_disable() was called immediately
1971                  * after setting kmemleak_initialized and we may end up with
1972                  * two clean-up threads but serialized by scan_mutex.
1973                  */
1974                 schedule_work(&cleanup_work);
1975                 return -ENOMEM;
1976         }
1977
1978         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN)) {
1979                 mutex_lock(&scan_mutex);
1980                 start_scan_thread();
1981                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1982         }
1983
1984         pr_info("Kernel memory leak detector initialized (mem pool available: %d)\n",
1985                 mem_pool_free_count);
1986
1987         return 0;
1988 }
1989 late_initcall(kmemleak_late_init);