x86: add tizen_qemu_x86_defconfig & tizen_qemu_x86_64_defconfig
[platform/kernel/linux-rpi.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/kfence.h>
101 #include <linux/kmemleak.h>
102 #include <linux/memory_hotplug.h>
103
104 /*
105  * Kmemleak configuration and common defines.
106  */
107 #define MAX_TRACE               16      /* stack trace length */
108 #define MSECS_MIN_AGE           5000    /* minimum object age for reporting */
109 #define SECS_FIRST_SCAN         60      /* delay before the first scan */
110 #define SECS_SCAN_WAIT          600     /* subsequent auto scanning delay */
111 #define MAX_SCAN_SIZE           4096    /* maximum size of a scanned block */
112
113 #define BYTES_PER_POINTER       sizeof(void *)
114
115 /* GFP bitmask for kmemleak internal allocations */
116 #define gfp_kmemleak_mask(gfp)  (((gfp) & (GFP_KERNEL | GFP_ATOMIC | \
117                                            __GFP_NOLOCKDEP)) | \
118                                  __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | \
119                                  __GFP_NOWARN)
120
121 /* scanning area inside a memory block */
122 struct kmemleak_scan_area {
123         struct hlist_node node;
124         unsigned long start;
125         size_t size;
126 };
127
128 #define KMEMLEAK_GREY   0
129 #define KMEMLEAK_BLACK  -1
130
131 /*
132  * Structure holding the metadata for each allocated memory block.
133  * Modifications to such objects should be made while holding the
134  * object->lock. Insertions or deletions from object_list, gray_list or
135  * rb_node are already protected by the corresponding locks or mutex (see
136  * the notes on locking above). These objects are reference-counted
137  * (use_count) and freed using the RCU mechanism.
138  */
139 struct kmemleak_object {
140         raw_spinlock_t lock;
141         unsigned int flags;             /* object status flags */
142         struct list_head object_list;
143         struct list_head gray_list;
144         struct rb_node rb_node;
145         struct rcu_head rcu;            /* object_list lockless traversal */
146         /* object usage count; object freed when use_count == 0 */
147         atomic_t use_count;
148         unsigned long pointer;
149         size_t size;
150         /* pass surplus references to this pointer */
151         unsigned long excess_ref;
152         /* minimum number of a pointers found before it is considered leak */
153         int min_count;
154         /* the total number of pointers found pointing to this object */
155         int count;
156         /* checksum for detecting modified objects */
157         u32 checksum;
158         /* memory ranges to be scanned inside an object (empty for all) */
159         struct hlist_head area_list;
160         unsigned long trace[MAX_TRACE];
161         unsigned int trace_len;
162         unsigned long jiffies;          /* creation timestamp */
163         pid_t pid;                      /* pid of the current task */
164         char comm[TASK_COMM_LEN];       /* executable name */
165 };
166
167 /* flag representing the memory block allocation status */
168 #define OBJECT_ALLOCATED        (1 << 0)
169 /* flag set after the first reporting of an unreference object */
170 #define OBJECT_REPORTED         (1 << 1)
171 /* flag set to not scan the object */
172 #define OBJECT_NO_SCAN          (1 << 2)
173 /* flag set to fully scan the object when scan_area allocation failed */
174 #define OBJECT_FULL_SCAN        (1 << 3)
175
176 #define HEX_PREFIX              "    "
177 /* number of bytes to print per line; must be 16 or 32 */
178 #define HEX_ROW_SIZE            16
179 /* number of bytes to print at a time (1, 2, 4, 8) */
180 #define HEX_GROUP_SIZE          1
181 /* include ASCII after the hex output */
182 #define HEX_ASCII               1
183 /* max number of lines to be printed */
184 #define HEX_MAX_LINES           2
185
186 /* the list of all allocated objects */
187 static LIST_HEAD(object_list);
188 /* the list of gray-colored objects (see color_gray comment below) */
189 static LIST_HEAD(gray_list);
190 /* memory pool allocation */
191 static struct kmemleak_object mem_pool[CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE];
192 static int mem_pool_free_count = ARRAY_SIZE(mem_pool);
193 static LIST_HEAD(mem_pool_free_list);
194 /* search tree for object boundaries */
195 static struct rb_root object_tree_root = RB_ROOT;
196 /* protecting the access to object_list and object_tree_root */
197 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(kmemleak_lock);
198
199 /* allocation caches for kmemleak internal data */
200 static struct kmem_cache *object_cache;
201 static struct kmem_cache *scan_area_cache;
202
203 /* set if tracing memory operations is enabled */
204 static int kmemleak_enabled = 1;
205 /* same as above but only for the kmemleak_free() callback */
206 static int kmemleak_free_enabled = 1;
207 /* set in the late_initcall if there were no errors */
208 static int kmemleak_initialized;
209 /* set if a kmemleak warning was issued */
210 static int kmemleak_warning;
211 /* set if a fatal kmemleak error has occurred */
212 static int kmemleak_error;
213
214 /* minimum and maximum address that may be valid pointers */
215 static unsigned long min_addr = ULONG_MAX;
216 static unsigned long max_addr;
217
218 static struct task_struct *scan_thread;
219 /* used to avoid reporting of recently allocated objects */
220 static unsigned long jiffies_min_age;
221 static unsigned long jiffies_last_scan;
222 /* delay between automatic memory scannings */
223 static unsigned long jiffies_scan_wait;
224 /* enables or disables the task stacks scanning */
225 static int kmemleak_stack_scan = 1;
226 /* protects the memory scanning, parameters and debug/kmemleak file access */
227 static DEFINE_MUTEX(scan_mutex);
228 /* setting kmemleak=on, will set this var, skipping the disable */
229 static int kmemleak_skip_disable;
230 /* If there are leaks that can be reported */
231 static bool kmemleak_found_leaks;
232
233 static bool kmemleak_verbose;
234 module_param_named(verbose, kmemleak_verbose, bool, 0600);
235
236 static void kmemleak_disable(void);
237
238 /*
239  * Print a warning and dump the stack trace.
240  */
241 #define kmemleak_warn(x...)     do {            \
242         pr_warn(x);                             \
243         dump_stack();                           \
244         kmemleak_warning = 1;                   \
245 } while (0)
246
247 /*
248  * Macro invoked when a serious kmemleak condition occurred and cannot be
249  * recovered from. Kmemleak will be disabled and further allocation/freeing
250  * tracing no longer available.
251  */
252 #define kmemleak_stop(x...)     do {    \
253         kmemleak_warn(x);               \
254         kmemleak_disable();             \
255 } while (0)
256
257 #define warn_or_seq_printf(seq, fmt, ...)       do {    \
258         if (seq)                                        \
259                 seq_printf(seq, fmt, ##__VA_ARGS__);    \
260         else                                            \
261                 pr_warn(fmt, ##__VA_ARGS__);            \
262 } while (0)
263
264 static void warn_or_seq_hex_dump(struct seq_file *seq, int prefix_type,
265                                  int rowsize, int groupsize, const void *buf,
266                                  size_t len, bool ascii)
267 {
268         if (seq)
269                 seq_hex_dump(seq, HEX_PREFIX, prefix_type, rowsize, groupsize,
270                              buf, len, ascii);
271         else
272                 print_hex_dump(KERN_WARNING, pr_fmt(HEX_PREFIX), prefix_type,
273                                rowsize, groupsize, buf, len, ascii);
274 }
275
276 /*
277  * Printing of the objects hex dump to the seq file. The number of lines to be
278  * printed is limited to HEX_MAX_LINES to prevent seq file spamming. The
279  * actual number of printed bytes depends on HEX_ROW_SIZE. It must be called
280  * with the object->lock held.
281  */
282 static void hex_dump_object(struct seq_file *seq,
283                             struct kmemleak_object *object)
284 {
285         const u8 *ptr = (const u8 *)object->pointer;
286         size_t len;
287
288         /* limit the number of lines to HEX_MAX_LINES */
289         len = min_t(size_t, object->size, HEX_MAX_LINES * HEX_ROW_SIZE);
290
291         warn_or_seq_printf(seq, "  hex dump (first %zu bytes):\n", len);
292         kasan_disable_current();
293         warn_or_seq_hex_dump(seq, DUMP_PREFIX_NONE, HEX_ROW_SIZE,
294                              HEX_GROUP_SIZE, kasan_reset_tag((void *)ptr), len, HEX_ASCII);
295         kasan_enable_current();
296 }
297
298 /*
299  * Object colors, encoded with count and min_count:
300  * - white - orphan object, not enough references to it (count < min_count)
301  * - gray  - not orphan, not marked as false positive (min_count == 0) or
302  *              sufficient references to it (count >= min_count)
303  * - black - ignore, it doesn't contain references (e.g. text section)
304  *              (min_count == -1). No function defined for this color.
305  * Newly created objects don't have any color assigned (object->count == -1)
306  * before the next memory scan when they become white.
307  */
308 static bool color_white(const struct kmemleak_object *object)
309 {
310         return object->count != KMEMLEAK_BLACK &&
311                 object->count < object->min_count;
312 }
313
314 static bool color_gray(const struct kmemleak_object *object)
315 {
316         return object->min_count != KMEMLEAK_BLACK &&
317                 object->count >= object->min_count;
318 }
319
320 /*
321  * Objects are considered unreferenced only if their color is white, they have
322  * not be deleted and have a minimum age to avoid false positives caused by
323  * pointers temporarily stored in CPU registers.
324  */
325 static bool unreferenced_object(struct kmemleak_object *object)
326 {
327         return (color_white(object) && object->flags & OBJECT_ALLOCATED) &&
328                 time_before_eq(object->jiffies + jiffies_min_age,
329                                jiffies_last_scan);
330 }
331
332 /*
333  * Printing of the unreferenced objects information to the seq file. The
334  * print_unreferenced function must be called with the object->lock held.
335  */
336 static void print_unreferenced(struct seq_file *seq,
337                                struct kmemleak_object *object)
338 {
339         int i;
340         unsigned int msecs_age = jiffies_to_msecs(jiffies - object->jiffies);
341
342         warn_or_seq_printf(seq, "unreferenced object 0x%08lx (size %zu):\n",
343                    object->pointer, object->size);
344         warn_or_seq_printf(seq, "  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu (age %d.%03ds)\n",
345                    object->comm, object->pid, object->jiffies,
346                    msecs_age / 1000, msecs_age % 1000);
347         hex_dump_object(seq, object);
348         warn_or_seq_printf(seq, "  backtrace:\n");
349
350         for (i = 0; i < object->trace_len; i++) {
351                 void *ptr = (void *)object->trace[i];
352                 warn_or_seq_printf(seq, "    [<%p>] %pS\n", ptr, ptr);
353         }
354 }
355
356 /*
357  * Print the kmemleak_object information. This function is used mainly for
358  * debugging special cases when kmemleak operations. It must be called with
359  * the object->lock held.
360  */
361 static void dump_object_info(struct kmemleak_object *object)
362 {
363         pr_notice("Object 0x%08lx (size %zu):\n",
364                   object->pointer, object->size);
365         pr_notice("  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu\n",
366                   object->comm, object->pid, object->jiffies);
367         pr_notice("  min_count = %d\n", object->min_count);
368         pr_notice("  count = %d\n", object->count);
369         pr_notice("  flags = 0x%x\n", object->flags);
370         pr_notice("  checksum = %u\n", object->checksum);
371         pr_notice("  backtrace:\n");
372         stack_trace_print(object->trace, object->trace_len, 4);
373 }
374
375 /*
376  * Look-up a memory block metadata (kmemleak_object) in the object search
377  * tree based on a pointer value. If alias is 0, only values pointing to the
378  * beginning of the memory block are allowed. The kmemleak_lock must be held
379  * when calling this function.
380  */
381 static struct kmemleak_object *lookup_object(unsigned long ptr, int alias)
382 {
383         struct rb_node *rb = object_tree_root.rb_node;
384
385         while (rb) {
386                 struct kmemleak_object *object =
387                         rb_entry(rb, struct kmemleak_object, rb_node);
388                 if (ptr < object->pointer)
389                         rb = object->rb_node.rb_left;
390                 else if (object->pointer + object->size <= ptr)
391                         rb = object->rb_node.rb_right;
392                 else if (object->pointer == ptr || alias)
393                         return object;
394                 else {
395                         kmemleak_warn("Found object by alias at 0x%08lx\n",
396                                       ptr);
397                         dump_object_info(object);
398                         break;
399                 }
400         }
401         return NULL;
402 }
403
404 /*
405  * Increment the object use_count. Return 1 if successful or 0 otherwise. Note
406  * that once an object's use_count reached 0, the RCU freeing was already
407  * registered and the object should no longer be used. This function must be
408  * called under the protection of rcu_read_lock().
409  */
410 static int get_object(struct kmemleak_object *object)
411 {
412         return atomic_inc_not_zero(&object->use_count);
413 }
414
415 /*
416  * Memory pool allocation and freeing. kmemleak_lock must not be held.
417  */
418 static struct kmemleak_object *mem_pool_alloc(gfp_t gfp)
419 {
420         unsigned long flags;
421         struct kmemleak_object *object;
422
423         /* try the slab allocator first */
424         if (object_cache) {
425                 object = kmem_cache_alloc(object_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
426                 if (object)
427                         return object;
428         }
429
430         /* slab allocation failed, try the memory pool */
431         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
432         object = list_first_entry_or_null(&mem_pool_free_list,
433                                           typeof(*object), object_list);
434         if (object)
435                 list_del(&object->object_list);
436         else if (mem_pool_free_count)
437                 object = &mem_pool[--mem_pool_free_count];
438         else
439                 pr_warn_once("Memory pool empty, consider increasing CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE\n");
440         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
441
442         return object;
443 }
444
445 /*
446  * Return the object to either the slab allocator or the memory pool.
447  */
448 static void mem_pool_free(struct kmemleak_object *object)
449 {
450         unsigned long flags;
451
452         if (object < mem_pool || object >= mem_pool + ARRAY_SIZE(mem_pool)) {
453                 kmem_cache_free(object_cache, object);
454                 return;
455         }
456
457         /* add the object to the memory pool free list */
458         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
459         list_add(&object->object_list, &mem_pool_free_list);
460         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
461 }
462
463 /*
464  * RCU callback to free a kmemleak_object.
465  */
466 static void free_object_rcu(struct rcu_head *rcu)
467 {
468         struct hlist_node *tmp;
469         struct kmemleak_scan_area *area;
470         struct kmemleak_object *object =
471                 container_of(rcu, struct kmemleak_object, rcu);
472
473         /*
474          * Once use_count is 0 (guaranteed by put_object), there is no other
475          * code accessing this object, hence no need for locking.
476          */
477         hlist_for_each_entry_safe(area, tmp, &object->area_list, node) {
478                 hlist_del(&area->node);
479                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
480         }
481         mem_pool_free(object);
482 }
483
484 /*
485  * Decrement the object use_count. Once the count is 0, free the object using
486  * an RCU callback. Since put_object() may be called via the kmemleak_free() ->
487  * delete_object() path, the delayed RCU freeing ensures that there is no
488  * recursive call to the kernel allocator. Lock-less RCU object_list traversal
489  * is also possible.
490  */
491 static void put_object(struct kmemleak_object *object)
492 {
493         if (!atomic_dec_and_test(&object->use_count))
494                 return;
495
496         /* should only get here after delete_object was called */
497         WARN_ON(object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
498
499         /*
500          * It may be too early for the RCU callbacks, however, there is no
501          * concurrent object_list traversal when !object_cache and all objects
502          * came from the memory pool. Free the object directly.
503          */
504         if (object_cache)
505                 call_rcu(&object->rcu, free_object_rcu);
506         else
507                 free_object_rcu(&object->rcu);
508 }
509
510 /*
511  * Look up an object in the object search tree and increase its use_count.
512  */
513 static struct kmemleak_object *find_and_get_object(unsigned long ptr, int alias)
514 {
515         unsigned long flags;
516         struct kmemleak_object *object;
517
518         rcu_read_lock();
519         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
520         object = lookup_object(ptr, alias);
521         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
522
523         /* check whether the object is still available */
524         if (object && !get_object(object))
525                 object = NULL;
526         rcu_read_unlock();
527
528         return object;
529 }
530
531 /*
532  * Remove an object from the object_tree_root and object_list. Must be called
533  * with the kmemleak_lock held _if_ kmemleak is still enabled.
534  */
535 static void __remove_object(struct kmemleak_object *object)
536 {
537         rb_erase(&object->rb_node, &object_tree_root);
538         list_del_rcu(&object->object_list);
539 }
540
541 /*
542  * Look up an object in the object search tree and remove it from both
543  * object_tree_root and object_list. The returned object's use_count should be
544  * at least 1, as initially set by create_object().
545  */
546 static struct kmemleak_object *find_and_remove_object(unsigned long ptr, int alias)
547 {
548         unsigned long flags;
549         struct kmemleak_object *object;
550
551         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
552         object = lookup_object(ptr, alias);
553         if (object)
554                 __remove_object(object);
555         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
556
557         return object;
558 }
559
560 /*
561  * Save stack trace to the given array of MAX_TRACE size.
562  */
563 static int __save_stack_trace(unsigned long *trace)
564 {
565         return stack_trace_save(trace, MAX_TRACE, 2);
566 }
567
568 /*
569  * Create the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to an allocated
570  * memory block and add it to the object_list and object_tree_root.
571  */
572 static struct kmemleak_object *create_object(unsigned long ptr, size_t size,
573                                              int min_count, gfp_t gfp)
574 {
575         unsigned long flags;
576         struct kmemleak_object *object, *parent;
577         struct rb_node **link, *rb_parent;
578         unsigned long untagged_ptr;
579
580         object = mem_pool_alloc(gfp);
581         if (!object) {
582                 pr_warn("Cannot allocate a kmemleak_object structure\n");
583                 kmemleak_disable();
584                 return NULL;
585         }
586
587         INIT_LIST_HEAD(&object->object_list);
588         INIT_LIST_HEAD(&object->gray_list);
589         INIT_HLIST_HEAD(&object->area_list);
590         raw_spin_lock_init(&object->lock);
591         atomic_set(&object->use_count, 1);
592         object->flags = OBJECT_ALLOCATED;
593         object->pointer = ptr;
594         object->size = kfence_ksize((void *)ptr) ?: size;
595         object->excess_ref = 0;
596         object->min_count = min_count;
597         object->count = 0;                      /* white color initially */
598         object->jiffies = jiffies;
599         object->checksum = 0;
600
601         /* task information */
602         if (in_hardirq()) {
603                 object->pid = 0;
604                 strncpy(object->comm, "hardirq", sizeof(object->comm));
605         } else if (in_serving_softirq()) {
606                 object->pid = 0;
607                 strncpy(object->comm, "softirq", sizeof(object->comm));
608         } else {
609                 object->pid = current->pid;
610                 /*
611                  * There is a small chance of a race with set_task_comm(),
612                  * however using get_task_comm() here may cause locking
613                  * dependency issues with current->alloc_lock. In the worst
614                  * case, the command line is not correct.
615                  */
616                 strncpy(object->comm, current->comm, sizeof(object->comm));
617         }
618
619         /* kernel backtrace */
620         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
621
622         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
623
624         untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
625         min_addr = min(min_addr, untagged_ptr);
626         max_addr = max(max_addr, untagged_ptr + size);
627         link = &object_tree_root.rb_node;
628         rb_parent = NULL;
629         while (*link) {
630                 rb_parent = *link;
631                 parent = rb_entry(rb_parent, struct kmemleak_object, rb_node);
632                 if (ptr + size <= parent->pointer)
633                         link = &parent->rb_node.rb_left;
634                 else if (parent->pointer + parent->size <= ptr)
635                         link = &parent->rb_node.rb_right;
636                 else {
637                         kmemleak_stop("Cannot insert 0x%lx into the object search tree (overlaps existing)\n",
638                                       ptr);
639                         /*
640                          * No need for parent->lock here since "parent" cannot
641                          * be freed while the kmemleak_lock is held.
642                          */
643                         dump_object_info(parent);
644                         kmem_cache_free(object_cache, object);
645                         object = NULL;
646                         goto out;
647                 }
648         }
649         rb_link_node(&object->rb_node, rb_parent, link);
650         rb_insert_color(&object->rb_node, &object_tree_root);
651
652         list_add_tail_rcu(&object->object_list, &object_list);
653 out:
654         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
655         return object;
656 }
657
658 /*
659  * Mark the object as not allocated and schedule RCU freeing via put_object().
660  */
661 static void __delete_object(struct kmemleak_object *object)
662 {
663         unsigned long flags;
664
665         WARN_ON(!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED));
666         WARN_ON(atomic_read(&object->use_count) < 1);
667
668         /*
669          * Locking here also ensures that the corresponding memory block
670          * cannot be freed when it is being scanned.
671          */
672         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
673         object->flags &= ~OBJECT_ALLOCATED;
674         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
675         put_object(object);
676 }
677
678 /*
679  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
680  * delete it.
681  */
682 static void delete_object_full(unsigned long ptr)
683 {
684         struct kmemleak_object *object;
685
686         object = find_and_remove_object(ptr, 0);
687         if (!object) {
688 #ifdef DEBUG
689                 kmemleak_warn("Freeing unknown object at 0x%08lx\n",
690                               ptr);
691 #endif
692                 return;
693         }
694         __delete_object(object);
695 }
696
697 /*
698  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
699  * delete it. If the memory block is partially freed, the function may create
700  * additional metadata for the remaining parts of the block.
701  */
702 static void delete_object_part(unsigned long ptr, size_t size)
703 {
704         struct kmemleak_object *object;
705         unsigned long start, end;
706
707         object = find_and_remove_object(ptr, 1);
708         if (!object) {
709 #ifdef DEBUG
710                 kmemleak_warn("Partially freeing unknown object at 0x%08lx (size %zu)\n",
711                               ptr, size);
712 #endif
713                 return;
714         }
715
716         /*
717          * Create one or two objects that may result from the memory block
718          * split. Note that partial freeing is only done by free_bootmem() and
719          * this happens before kmemleak_init() is called.
720          */
721         start = object->pointer;
722         end = object->pointer + object->size;
723         if (ptr > start)
724                 create_object(start, ptr - start, object->min_count,
725                               GFP_KERNEL);
726         if (ptr + size < end)
727                 create_object(ptr + size, end - ptr - size, object->min_count,
728                               GFP_KERNEL);
729
730         __delete_object(object);
731 }
732
733 static void __paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
734 {
735         object->min_count = color;
736         if (color == KMEMLEAK_BLACK)
737                 object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
738 }
739
740 static void paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
741 {
742         unsigned long flags;
743
744         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
745         __paint_it(object, color);
746         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
747 }
748
749 static void paint_ptr(unsigned long ptr, int color)
750 {
751         struct kmemleak_object *object;
752
753         object = find_and_get_object(ptr, 0);
754         if (!object) {
755                 kmemleak_warn("Trying to color unknown object at 0x%08lx as %s\n",
756                               ptr,
757                               (color == KMEMLEAK_GREY) ? "Grey" :
758                               (color == KMEMLEAK_BLACK) ? "Black" : "Unknown");
759                 return;
760         }
761         paint_it(object, color);
762         put_object(object);
763 }
764
765 /*
766  * Mark an object permanently as gray-colored so that it can no longer be
767  * reported as a leak. This is used in general to mark a false positive.
768  */
769 static void make_gray_object(unsigned long ptr)
770 {
771         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_GREY);
772 }
773
774 /*
775  * Mark the object as black-colored so that it is ignored from scans and
776  * reporting.
777  */
778 static void make_black_object(unsigned long ptr)
779 {
780         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_BLACK);
781 }
782
783 /*
784  * Add a scanning area to the object. If at least one such area is added,
785  * kmemleak will only scan these ranges rather than the whole memory block.
786  */
787 static void add_scan_area(unsigned long ptr, size_t size, gfp_t gfp)
788 {
789         unsigned long flags;
790         struct kmemleak_object *object;
791         struct kmemleak_scan_area *area = NULL;
792         unsigned long untagged_ptr;
793         unsigned long untagged_objp;
794
795         object = find_and_get_object(ptr, 1);
796         if (!object) {
797                 kmemleak_warn("Adding scan area to unknown object at 0x%08lx\n",
798                               ptr);
799                 return;
800         }
801
802         untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
803         untagged_objp = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)object->pointer);
804
805         if (scan_area_cache)
806                 area = kmem_cache_alloc(scan_area_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
807
808         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
809         if (!area) {
810                 pr_warn_once("Cannot allocate a scan area, scanning the full object\n");
811                 /* mark the object for full scan to avoid false positives */
812                 object->flags |= OBJECT_FULL_SCAN;
813                 goto out_unlock;
814         }
815         if (size == SIZE_MAX) {
816                 size = untagged_objp + object->size - untagged_ptr;
817         } else if (untagged_ptr + size > untagged_objp + object->size) {
818                 kmemleak_warn("Scan area larger than object 0x%08lx\n", ptr);
819                 dump_object_info(object);
820                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
821                 goto out_unlock;
822         }
823
824         INIT_HLIST_NODE(&area->node);
825         area->start = ptr;
826         area->size = size;
827
828         hlist_add_head(&area->node, &object->area_list);
829 out_unlock:
830         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
831         put_object(object);
832 }
833
834 /*
835  * Any surplus references (object already gray) to 'ptr' are passed to
836  * 'excess_ref'. This is used in the vmalloc() case where a pointer to
837  * vm_struct may be used as an alternative reference to the vmalloc'ed object
838  * (see free_thread_stack()).
839  */
840 static void object_set_excess_ref(unsigned long ptr, unsigned long excess_ref)
841 {
842         unsigned long flags;
843         struct kmemleak_object *object;
844
845         object = find_and_get_object(ptr, 0);
846         if (!object) {
847                 kmemleak_warn("Setting excess_ref on unknown object at 0x%08lx\n",
848                               ptr);
849                 return;
850         }
851
852         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
853         object->excess_ref = excess_ref;
854         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
855         put_object(object);
856 }
857
858 /*
859  * Set the OBJECT_NO_SCAN flag for the object corresponding to the give
860  * pointer. Such object will not be scanned by kmemleak but references to it
861  * are searched.
862  */
863 static void object_no_scan(unsigned long ptr)
864 {
865         unsigned long flags;
866         struct kmemleak_object *object;
867
868         object = find_and_get_object(ptr, 0);
869         if (!object) {
870                 kmemleak_warn("Not scanning unknown object at 0x%08lx\n", ptr);
871                 return;
872         }
873
874         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
875         object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
876         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
877         put_object(object);
878 }
879
880 /**
881  * kmemleak_alloc - register a newly allocated object
882  * @ptr:        pointer to beginning of the object
883  * @size:       size of the object
884  * @min_count:  minimum number of references to this object. If during memory
885  *              scanning a number of references less than @min_count is found,
886  *              the object is reported as a memory leak. If @min_count is 0,
887  *              the object is never reported as a leak. If @min_count is -1,
888  *              the object is ignored (not scanned and not reported as a leak)
889  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
890  *
891  * This function is called from the kernel allocators when a new object
892  * (memory block) is allocated (kmem_cache_alloc, kmalloc etc.).
893  */
894 void __ref kmemleak_alloc(const void *ptr, size_t size, int min_count,
895                           gfp_t gfp)
896 {
897         pr_debug("%s(0x%p, %zu, %d)\n", __func__, ptr, size, min_count);
898
899         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
900                 create_object((unsigned long)ptr, size, min_count, gfp);
901 }
902 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc);
903
904 /**
905  * kmemleak_alloc_percpu - register a newly allocated __percpu object
906  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
907  * @size:       size of the object
908  * @gfp:        flags used for kmemleak internal memory allocations
909  *
910  * This function is called from the kernel percpu allocator when a new object
911  * (memory block) is allocated (alloc_percpu).
912  */
913 void __ref kmemleak_alloc_percpu(const void __percpu *ptr, size_t size,
914                                  gfp_t gfp)
915 {
916         unsigned int cpu;
917
918         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, ptr, size);
919
920         /*
921          * Percpu allocations are only scanned and not reported as leaks
922          * (min_count is set to 0).
923          */
924         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
925                 for_each_possible_cpu(cpu)
926                         create_object((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr, cpu),
927                                       size, 0, gfp);
928 }
929 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc_percpu);
930
931 /**
932  * kmemleak_vmalloc - register a newly vmalloc'ed object
933  * @area:       pointer to vm_struct
934  * @size:       size of the object
935  * @gfp:        __vmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
936  *
937  * This function is called from the vmalloc() kernel allocator when a new
938  * object (memory block) is allocated.
939  */
940 void __ref kmemleak_vmalloc(const struct vm_struct *area, size_t size, gfp_t gfp)
941 {
942         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, area, size);
943
944         /*
945          * A min_count = 2 is needed because vm_struct contains a reference to
946          * the virtual address of the vmalloc'ed block.
947          */
948         if (kmemleak_enabled) {
949                 create_object((unsigned long)area->addr, size, 2, gfp);
950                 object_set_excess_ref((unsigned long)area,
951                                       (unsigned long)area->addr);
952         }
953 }
954 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_vmalloc);
955
956 /**
957  * kmemleak_free - unregister a previously registered object
958  * @ptr:        pointer to beginning of the object
959  *
960  * This function is called from the kernel allocators when an object (memory
961  * block) is freed (kmem_cache_free, kfree, vfree etc.).
962  */
963 void __ref kmemleak_free(const void *ptr)
964 {
965         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
966
967         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
968                 delete_object_full((unsigned long)ptr);
969 }
970 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free);
971
972 /**
973  * kmemleak_free_part - partially unregister a previously registered object
974  * @ptr:        pointer to the beginning or inside the object. This also
975  *              represents the start of the range to be freed
976  * @size:       size to be unregistered
977  *
978  * This function is called when only a part of a memory block is freed
979  * (usually from the bootmem allocator).
980  */
981 void __ref kmemleak_free_part(const void *ptr, size_t size)
982 {
983         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
984
985         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
986                 delete_object_part((unsigned long)ptr, size);
987 }
988 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_part);
989
990 /**
991  * kmemleak_free_percpu - unregister a previously registered __percpu object
992  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
993  *
994  * This function is called from the kernel percpu allocator when an object
995  * (memory block) is freed (free_percpu).
996  */
997 void __ref kmemleak_free_percpu(const void __percpu *ptr)
998 {
999         unsigned int cpu;
1000
1001         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1002
1003         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1004                 for_each_possible_cpu(cpu)
1005                         delete_object_full((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr,
1006                                                                       cpu));
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_percpu);
1009
1010 /**
1011  * kmemleak_update_trace - update object allocation stack trace
1012  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1013  *
1014  * Override the object allocation stack trace for cases where the actual
1015  * allocation place is not always useful.
1016  */
1017 void __ref kmemleak_update_trace(const void *ptr)
1018 {
1019         struct kmemleak_object *object;
1020         unsigned long flags;
1021
1022         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1023
1024         if (!kmemleak_enabled || IS_ERR_OR_NULL(ptr))
1025                 return;
1026
1027         object = find_and_get_object((unsigned long)ptr, 1);
1028         if (!object) {
1029 #ifdef DEBUG
1030                 kmemleak_warn("Updating stack trace for unknown object at %p\n",
1031                               ptr);
1032 #endif
1033                 return;
1034         }
1035
1036         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1037         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
1038         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1039
1040         put_object(object);
1041 }
1042 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_update_trace);
1043
1044 /**
1045  * kmemleak_not_leak - mark an allocated object as false positive
1046  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1047  *
1048  * Calling this function on an object will cause the memory block to no longer
1049  * be reported as leak and always be scanned.
1050  */
1051 void __ref kmemleak_not_leak(const void *ptr)
1052 {
1053         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1054
1055         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1056                 make_gray_object((unsigned long)ptr);
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak);
1059
1060 /**
1061  * kmemleak_ignore - ignore an allocated object
1062  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1063  *
1064  * Calling this function on an object will cause the memory block to be
1065  * ignored (not scanned and not reported as a leak). This is usually done when
1066  * it is known that the corresponding block is not a leak and does not contain
1067  * any references to other allocated memory blocks.
1068  */
1069 void __ref kmemleak_ignore(const void *ptr)
1070 {
1071         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1072
1073         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1074                 make_black_object((unsigned long)ptr);
1075 }
1076 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore);
1077
1078 /**
1079  * kmemleak_scan_area - limit the range to be scanned in an allocated object
1080  * @ptr:        pointer to beginning or inside the object. This also
1081  *              represents the start of the scan area
1082  * @size:       size of the scan area
1083  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1084  *
1085  * This function is used when it is known that only certain parts of an object
1086  * contain references to other objects. Kmemleak will only scan these areas
1087  * reducing the number false negatives.
1088  */
1089 void __ref kmemleak_scan_area(const void *ptr, size_t size, gfp_t gfp)
1090 {
1091         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1092
1093         if (kmemleak_enabled && ptr && size && !IS_ERR(ptr))
1094                 add_scan_area((unsigned long)ptr, size, gfp);
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_scan_area);
1097
1098 /**
1099  * kmemleak_no_scan - do not scan an allocated object
1100  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1101  *
1102  * This function notifies kmemleak not to scan the given memory block. Useful
1103  * in situations where it is known that the given object does not contain any
1104  * references to other objects. Kmemleak will not scan such objects reducing
1105  * the number of false negatives.
1106  */
1107 void __ref kmemleak_no_scan(const void *ptr)
1108 {
1109         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1110
1111         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1112                 object_no_scan((unsigned long)ptr);
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_no_scan);
1115
1116 /**
1117  * kmemleak_alloc_phys - similar to kmemleak_alloc but taking a physical
1118  *                       address argument
1119  * @phys:       physical address of the object
1120  * @size:       size of the object
1121  * @min_count:  minimum number of references to this object.
1122  *              See kmemleak_alloc()
1123  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1124  */
1125 void __ref kmemleak_alloc_phys(phys_addr_t phys, size_t size, int min_count,
1126                                gfp_t gfp)
1127 {
1128         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1129                 kmemleak_alloc(__va(phys), size, min_count, gfp);
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_alloc_phys);
1132
1133 /**
1134  * kmemleak_free_part_phys - similar to kmemleak_free_part but taking a
1135  *                           physical address argument
1136  * @phys:       physical address if the beginning or inside an object. This
1137  *              also represents the start of the range to be freed
1138  * @size:       size to be unregistered
1139  */
1140 void __ref kmemleak_free_part_phys(phys_addr_t phys, size_t size)
1141 {
1142         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1143                 kmemleak_free_part(__va(phys), size);
1144 }
1145 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_free_part_phys);
1146
1147 /**
1148  * kmemleak_not_leak_phys - similar to kmemleak_not_leak but taking a physical
1149  *                          address argument
1150  * @phys:       physical address of the object
1151  */
1152 void __ref kmemleak_not_leak_phys(phys_addr_t phys)
1153 {
1154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1155                 kmemleak_not_leak(__va(phys));
1156 }
1157 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak_phys);
1158
1159 /**
1160  * kmemleak_ignore_phys - similar to kmemleak_ignore but taking a physical
1161  *                        address argument
1162  * @phys:       physical address of the object
1163  */
1164 void __ref kmemleak_ignore_phys(phys_addr_t phys)
1165 {
1166         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1167                 kmemleak_ignore(__va(phys));
1168 }
1169 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore_phys);
1170
1171 /*
1172  * Update an object's checksum and return true if it was modified.
1173  */
1174 static bool update_checksum(struct kmemleak_object *object)
1175 {
1176         u32 old_csum = object->checksum;
1177
1178         kasan_disable_current();
1179         kcsan_disable_current();
1180         object->checksum = crc32(0, kasan_reset_tag((void *)object->pointer), object->size);
1181         kasan_enable_current();
1182         kcsan_enable_current();
1183
1184         return object->checksum != old_csum;
1185 }
1186
1187 /*
1188  * Update an object's references. object->lock must be held by the caller.
1189  */
1190 static void update_refs(struct kmemleak_object *object)
1191 {
1192         if (!color_white(object)) {
1193                 /* non-orphan, ignored or new */
1194                 return;
1195         }
1196
1197         /*
1198          * Increase the object's reference count (number of pointers to the
1199          * memory block). If this count reaches the required minimum, the
1200          * object's color will become gray and it will be added to the
1201          * gray_list.
1202          */
1203         object->count++;
1204         if (color_gray(object)) {
1205                 /* put_object() called when removing from gray_list */
1206                 WARN_ON(!get_object(object));
1207                 list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1208         }
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Memory scanning is a long process and it needs to be interruptible. This
1213  * function checks whether such interrupt condition occurred.
1214  */
1215 static int scan_should_stop(void)
1216 {
1217         if (!kmemleak_enabled)
1218                 return 1;
1219
1220         /*
1221          * This function may be called from either process or kthread context,
1222          * hence the need to check for both stop conditions.
1223          */
1224         if (current->mm)
1225                 return signal_pending(current);
1226         else
1227                 return kthread_should_stop();
1228
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Scan a memory block (exclusive range) for valid pointers and add those
1234  * found to the gray list.
1235  */
1236 static void scan_block(void *_start, void *_end,
1237                        struct kmemleak_object *scanned)
1238 {
1239         unsigned long *ptr;
1240         unsigned long *start = PTR_ALIGN(_start, BYTES_PER_POINTER);
1241         unsigned long *end = _end - (BYTES_PER_POINTER - 1);
1242         unsigned long flags;
1243         unsigned long untagged_ptr;
1244
1245         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
1246         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
1247                 struct kmemleak_object *object;
1248                 unsigned long pointer;
1249                 unsigned long excess_ref;
1250
1251                 if (scan_should_stop())
1252                         break;
1253
1254                 kasan_disable_current();
1255                 pointer = *(unsigned long *)kasan_reset_tag((void *)ptr);
1256                 kasan_enable_current();
1257
1258                 untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)pointer);
1259                 if (untagged_ptr < min_addr || untagged_ptr >= max_addr)
1260                         continue;
1261
1262                 /*
1263                  * No need for get_object() here since we hold kmemleak_lock.
1264                  * object->use_count cannot be dropped to 0 while the object
1265                  * is still present in object_tree_root and object_list
1266                  * (with updates protected by kmemleak_lock).
1267                  */
1268                 object = lookup_object(pointer, 1);
1269                 if (!object)
1270                         continue;
1271                 if (object == scanned)
1272                         /* self referenced, ignore */
1273                         continue;
1274
1275                 /*
1276                  * Avoid the lockdep recursive warning on object->lock being
1277                  * previously acquired in scan_object(). These locks are
1278                  * enclosed by scan_mutex.
1279                  */
1280                 raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1281                 /* only pass surplus references (object already gray) */
1282                 if (color_gray(object)) {
1283                         excess_ref = object->excess_ref;
1284                         /* no need for update_refs() if object already gray */
1285                 } else {
1286                         excess_ref = 0;
1287                         update_refs(object);
1288                 }
1289                 raw_spin_unlock(&object->lock);
1290
1291                 if (excess_ref) {
1292                         object = lookup_object(excess_ref, 0);
1293                         if (!object)
1294                                 continue;
1295                         if (object == scanned)
1296                                 /* circular reference, ignore */
1297                                 continue;
1298                         raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1299                         update_refs(object);
1300                         raw_spin_unlock(&object->lock);
1301                 }
1302         }
1303         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Scan a large memory block in MAX_SCAN_SIZE chunks to reduce the latency.
1308  */
1309 #ifdef CONFIG_SMP
1310 static void scan_large_block(void *start, void *end)
1311 {
1312         void *next;
1313
1314         while (start < end) {
1315                 next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1316                 scan_block(start, next, NULL);
1317                 start = next;
1318                 cond_resched();
1319         }
1320 }
1321 #endif
1322
1323 /*
1324  * Scan a memory block corresponding to a kmemleak_object. A condition is
1325  * that object->use_count >= 1.
1326  */
1327 static void scan_object(struct kmemleak_object *object)
1328 {
1329         struct kmemleak_scan_area *area;
1330         unsigned long flags;
1331
1332         /*
1333          * Once the object->lock is acquired, the corresponding memory block
1334          * cannot be freed (the same lock is acquired in delete_object).
1335          */
1336         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1337         if (object->flags & OBJECT_NO_SCAN)
1338                 goto out;
1339         if (!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED))
1340                 /* already freed object */
1341                 goto out;
1342         if (hlist_empty(&object->area_list) ||
1343             object->flags & OBJECT_FULL_SCAN) {
1344                 void *start = (void *)object->pointer;
1345                 void *end = (void *)(object->pointer + object->size);
1346                 void *next;
1347
1348                 do {
1349                         next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1350                         scan_block(start, next, object);
1351
1352                         start = next;
1353                         if (start >= end)
1354                                 break;
1355
1356                         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1357                         cond_resched();
1358                         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1359                 } while (object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
1360         } else
1361                 hlist_for_each_entry(area, &object->area_list, node)
1362                         scan_block((void *)area->start,
1363                                    (void *)(area->start + area->size),
1364                                    object);
1365 out:
1366         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1367 }
1368
1369 /*
1370  * Scan the objects already referenced (gray objects). More objects will be
1371  * referenced and, if there are no memory leaks, all the objects are scanned.
1372  */
1373 static void scan_gray_list(void)
1374 {
1375         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1376
1377         /*
1378          * The list traversal is safe for both tail additions and removals
1379          * from inside the loop. The kmemleak objects cannot be freed from
1380          * outside the loop because their use_count was incremented.
1381          */
1382         object = list_entry(gray_list.next, typeof(*object), gray_list);
1383         while (&object->gray_list != &gray_list) {
1384                 cond_resched();
1385
1386                 /* may add new objects to the list */
1387                 if (!scan_should_stop())
1388                         scan_object(object);
1389
1390                 tmp = list_entry(object->gray_list.next, typeof(*object),
1391                                  gray_list);
1392
1393                 /* remove the object from the list and release it */
1394                 list_del(&object->gray_list);
1395                 put_object(object);
1396
1397                 object = tmp;
1398         }
1399         WARN_ON(!list_empty(&gray_list));
1400 }
1401
1402 /*
1403  * Scan data sections and all the referenced memory blocks allocated via the
1404  * kernel's standard allocators. This function must be called with the
1405  * scan_mutex held.
1406  */
1407 static void kmemleak_scan(void)
1408 {
1409         unsigned long flags;
1410         struct kmemleak_object *object;
1411         struct zone *zone;
1412         int __maybe_unused i;
1413         int new_leaks = 0;
1414
1415         jiffies_last_scan = jiffies;
1416
1417         /* prepare the kmemleak_object's */
1418         rcu_read_lock();
1419         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1420                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1421 #ifdef DEBUG
1422                 /*
1423                  * With a few exceptions there should be a maximum of
1424                  * 1 reference to any object at this point.
1425                  */
1426                 if (atomic_read(&object->use_count) > 1) {
1427                         pr_debug("object->use_count = %d\n",
1428                                  atomic_read(&object->use_count));
1429                         dump_object_info(object);
1430                 }
1431 #endif
1432                 /* reset the reference count (whiten the object) */
1433                 object->count = 0;
1434                 if (color_gray(object) && get_object(object))
1435                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1436
1437                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1438         }
1439         rcu_read_unlock();
1440
1441 #ifdef CONFIG_SMP
1442         /* per-cpu sections scanning */
1443         for_each_possible_cpu(i)
1444                 scan_large_block(__per_cpu_start + per_cpu_offset(i),
1445                                  __per_cpu_end + per_cpu_offset(i));
1446 #endif
1447
1448         /*
1449          * Struct page scanning for each node.
1450          */
1451         get_online_mems();
1452         for_each_populated_zone(zone) {
1453                 unsigned long start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1454                 unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
1455                 unsigned long pfn;
1456
1457                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1458                         struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
1459
1460                         if (!page)
1461                                 continue;
1462
1463                         /* only scan pages belonging to this zone */
1464                         if (page_zone(page) != zone)
1465                                 continue;
1466                         /* only scan if page is in use */
1467                         if (page_count(page) == 0)
1468                                 continue;
1469                         scan_block(page, page + 1, NULL);
1470                         if (!(pfn & 63))
1471                                 cond_resched();
1472                 }
1473         }
1474         put_online_mems();
1475
1476         /*
1477          * Scanning the task stacks (may introduce false negatives).
1478          */
1479         if (kmemleak_stack_scan) {
1480                 struct task_struct *p, *g;
1481
1482                 rcu_read_lock();
1483                 for_each_process_thread(g, p) {
1484                         void *stack = try_get_task_stack(p);
1485                         if (stack) {
1486                                 scan_block(stack, stack + THREAD_SIZE, NULL);
1487                                 put_task_stack(p);
1488                         }
1489                 }
1490                 rcu_read_unlock();
1491         }
1492
1493         /*
1494          * Scan the objects already referenced from the sections scanned
1495          * above.
1496          */
1497         scan_gray_list();
1498
1499         /*
1500          * Check for new or unreferenced objects modified since the previous
1501          * scan and color them gray until the next scan.
1502          */
1503         rcu_read_lock();
1504         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1505                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1506                 if (color_white(object) && (object->flags & OBJECT_ALLOCATED)
1507                     && update_checksum(object) && get_object(object)) {
1508                         /* color it gray temporarily */
1509                         object->count = object->min_count;
1510                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1511                 }
1512                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1513         }
1514         rcu_read_unlock();
1515
1516         /*
1517          * Re-scan the gray list for modified unreferenced objects.
1518          */
1519         scan_gray_list();
1520
1521         /*
1522          * If scanning was stopped do not report any new unreferenced objects.
1523          */
1524         if (scan_should_stop())
1525                 return;
1526
1527         /*
1528          * Scanning result reporting.
1529          */
1530         rcu_read_lock();
1531         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1532                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1533                 if (unreferenced_object(object) &&
1534                     !(object->flags & OBJECT_REPORTED)) {
1535                         object->flags |= OBJECT_REPORTED;
1536
1537                         if (kmemleak_verbose)
1538                                 print_unreferenced(NULL, object);
1539
1540                         new_leaks++;
1541                 }
1542                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1543         }
1544         rcu_read_unlock();
1545
1546         if (new_leaks) {
1547                 kmemleak_found_leaks = true;
1548
1549                 pr_info("%d new suspected memory leaks (see /sys/kernel/debug/kmemleak)\n",
1550                         new_leaks);
1551         }
1552
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Thread function performing automatic memory scanning. Unreferenced objects
1557  * at the end of a memory scan are reported but only the first time.
1558  */
1559 static int kmemleak_scan_thread(void *arg)
1560 {
1561         static int first_run = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN);
1562
1563         pr_info("Automatic memory scanning thread started\n");
1564         set_user_nice(current, 10);
1565
1566         /*
1567          * Wait before the first scan to allow the system to fully initialize.
1568          */
1569         if (first_run) {
1570                 signed long timeout = msecs_to_jiffies(SECS_FIRST_SCAN * 1000);
1571                 first_run = 0;
1572                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1573                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1574         }
1575
1576         while (!kthread_should_stop()) {
1577                 signed long timeout = READ_ONCE(jiffies_scan_wait);
1578
1579                 mutex_lock(&scan_mutex);
1580                 kmemleak_scan();
1581                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1582
1583                 /* wait before the next scan */
1584                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1585                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1586         }
1587
1588         pr_info("Automatic memory scanning thread ended\n");
1589
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Start the automatic memory scanning thread. This function must be called
1595  * with the scan_mutex held.
1596  */
1597 static void start_scan_thread(void)
1598 {
1599         if (scan_thread)
1600                 return;
1601         scan_thread = kthread_run(kmemleak_scan_thread, NULL, "kmemleak");
1602         if (IS_ERR(scan_thread)) {
1603                 pr_warn("Failed to create the scan thread\n");
1604                 scan_thread = NULL;
1605         }
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Stop the automatic memory scanning thread.
1610  */
1611 static void stop_scan_thread(void)
1612 {
1613         if (scan_thread) {
1614                 kthread_stop(scan_thread);
1615                 scan_thread = NULL;
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Iterate over the object_list and return the first valid object at or after
1621  * the required position with its use_count incremented. The function triggers
1622  * a memory scanning when the pos argument points to the first position.
1623  */
1624 static void *kmemleak_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
1625 {
1626         struct kmemleak_object *object;
1627         loff_t n = *pos;
1628         int err;
1629
1630         err = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1631         if (err < 0)
1632                 return ERR_PTR(err);
1633
1634         rcu_read_lock();
1635         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1636                 if (n-- > 0)
1637                         continue;
1638                 if (get_object(object))
1639                         goto out;
1640         }
1641         object = NULL;
1642 out:
1643         return object;
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Return the next object in the object_list. The function decrements the
1648  * use_count of the previous object and increases that of the next one.
1649  */
1650 static void *kmemleak_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
1651 {
1652         struct kmemleak_object *prev_obj = v;
1653         struct kmemleak_object *next_obj = NULL;
1654         struct kmemleak_object *obj = prev_obj;
1655
1656         ++(*pos);
1657
1658         list_for_each_entry_continue_rcu(obj, &object_list, object_list) {
1659                 if (get_object(obj)) {
1660                         next_obj = obj;
1661                         break;
1662                 }
1663         }
1664
1665         put_object(prev_obj);
1666         return next_obj;
1667 }
1668
1669 /*
1670  * Decrement the use_count of the last object required, if any.
1671  */
1672 static void kmemleak_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
1673 {
1674         if (!IS_ERR(v)) {
1675                 /*
1676                  * kmemleak_seq_start may return ERR_PTR if the scan_mutex
1677                  * waiting was interrupted, so only release it if !IS_ERR.
1678                  */
1679                 rcu_read_unlock();
1680                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1681                 if (v)
1682                         put_object(v);
1683         }
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Print the information for an unreferenced object to the seq file.
1688  */
1689 static int kmemleak_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
1690 {
1691         struct kmemleak_object *object = v;
1692         unsigned long flags;
1693
1694         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1695         if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) && unreferenced_object(object))
1696                 print_unreferenced(seq, object);
1697         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1698         return 0;
1699 }
1700
1701 static const struct seq_operations kmemleak_seq_ops = {
1702         .start = kmemleak_seq_start,
1703         .next  = kmemleak_seq_next,
1704         .stop  = kmemleak_seq_stop,
1705         .show  = kmemleak_seq_show,
1706 };
1707
1708 static int kmemleak_open(struct inode *inode, struct file *file)
1709 {
1710         return seq_open(file, &kmemleak_seq_ops);
1711 }
1712
1713 static int dump_str_object_info(const char *str)
1714 {
1715         unsigned long flags;
1716         struct kmemleak_object *object;
1717         unsigned long addr;
1718
1719         if (kstrtoul(str, 0, &addr))
1720                 return -EINVAL;
1721         object = find_and_get_object(addr, 0);
1722         if (!object) {
1723                 pr_info("Unknown object at 0x%08lx\n", addr);
1724                 return -EINVAL;
1725         }
1726
1727         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1728         dump_object_info(object);
1729         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1730
1731         put_object(object);
1732         return 0;
1733 }
1734
1735 /*
1736  * We use grey instead of black to ensure we can do future scans on the same
1737  * objects. If we did not do future scans these black objects could
1738  * potentially contain references to newly allocated objects in the future and
1739  * we'd end up with false positives.
1740  */
1741 static void kmemleak_clear(void)
1742 {
1743         struct kmemleak_object *object;
1744         unsigned long flags;
1745
1746         rcu_read_lock();
1747         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1748                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1749                 if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) &&
1750                     unreferenced_object(object))
1751                         __paint_it(object, KMEMLEAK_GREY);
1752                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1753         }
1754         rcu_read_unlock();
1755
1756         kmemleak_found_leaks = false;
1757 }
1758
1759 static void __kmemleak_do_cleanup(void);
1760
1761 /*
1762  * File write operation to configure kmemleak at run-time. The following
1763  * commands can be written to the /sys/kernel/debug/kmemleak file:
1764  *   off        - disable kmemleak (irreversible)
1765  *   stack=on   - enable the task stacks scanning
1766  *   stack=off  - disable the tasks stacks scanning
1767  *   scan=on    - start the automatic memory scanning thread
1768  *   scan=off   - stop the automatic memory scanning thread
1769  *   scan=...   - set the automatic memory scanning period in seconds (0 to
1770  *                disable it)
1771  *   scan       - trigger a memory scan
1772  *   clear      - mark all current reported unreferenced kmemleak objects as
1773  *                grey to ignore printing them, or free all kmemleak objects
1774  *                if kmemleak has been disabled.
1775  *   dump=...   - dump information about the object found at the given address
1776  */
1777 static ssize_t kmemleak_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1778                               size_t size, loff_t *ppos)
1779 {
1780         char buf[64];
1781         int buf_size;
1782         int ret;
1783
1784         buf_size = min(size, (sizeof(buf) - 1));
1785         if (strncpy_from_user(buf, user_buf, buf_size) < 0)
1786                 return -EFAULT;
1787         buf[buf_size] = 0;
1788
1789         ret = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1790         if (ret < 0)
1791                 return ret;
1792
1793         if (strncmp(buf, "clear", 5) == 0) {
1794                 if (kmemleak_enabled)
1795                         kmemleak_clear();
1796                 else
1797                         __kmemleak_do_cleanup();
1798                 goto out;
1799         }
1800
1801         if (!kmemleak_enabled) {
1802                 ret = -EPERM;
1803                 goto out;
1804         }
1805
1806         if (strncmp(buf, "off", 3) == 0)
1807                 kmemleak_disable();
1808         else if (strncmp(buf, "stack=on", 8) == 0)
1809                 kmemleak_stack_scan = 1;
1810         else if (strncmp(buf, "stack=off", 9) == 0)
1811                 kmemleak_stack_scan = 0;
1812         else if (strncmp(buf, "scan=on", 7) == 0)
1813                 start_scan_thread();
1814         else if (strncmp(buf, "scan=off", 8) == 0)
1815                 stop_scan_thread();
1816         else if (strncmp(buf, "scan=", 5) == 0) {
1817                 unsigned secs;
1818                 unsigned long msecs;
1819
1820                 ret = kstrtouint(buf + 5, 0, &secs);
1821                 if (ret < 0)
1822                         goto out;
1823
1824                 msecs = secs * MSEC_PER_SEC;
1825                 if (msecs > UINT_MAX)
1826                         msecs = UINT_MAX;
1827
1828                 stop_scan_thread();
1829                 if (msecs) {
1830                         WRITE_ONCE(jiffies_scan_wait, msecs_to_jiffies(msecs));
1831                         start_scan_thread();
1832                 }
1833         } else if (strncmp(buf, "scan", 4) == 0)
1834                 kmemleak_scan();
1835         else if (strncmp(buf, "dump=", 5) == 0)
1836                 ret = dump_str_object_info(buf + 5);
1837         else
1838                 ret = -EINVAL;
1839
1840 out:
1841         mutex_unlock(&scan_mutex);
1842         if (ret < 0)
1843                 return ret;
1844
1845         /* ignore the rest of the buffer, only one command at a time */
1846         *ppos += size;
1847         return size;
1848 }
1849
1850 static const struct file_operations kmemleak_fops = {
1851         .owner          = THIS_MODULE,
1852         .open           = kmemleak_open,
1853         .read           = seq_read,
1854         .write          = kmemleak_write,
1855         .llseek         = seq_lseek,
1856         .release        = seq_release,
1857 };
1858
1859 static void __kmemleak_do_cleanup(void)
1860 {
1861         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1862
1863         /*
1864          * Kmemleak has already been disabled, no need for RCU list traversal
1865          * or kmemleak_lock held.
1866          */
1867         list_for_each_entry_safe(object, tmp, &object_list, object_list) {
1868                 __remove_object(object);
1869                 __delete_object(object);
1870         }
1871 }
1872
1873 /*
1874  * Stop the memory scanning thread and free the kmemleak internal objects if
1875  * no previous scan thread (otherwise, kmemleak may still have some useful
1876  * information on memory leaks).
1877  */
1878 static void kmemleak_do_cleanup(struct work_struct *work)
1879 {
1880         stop_scan_thread();
1881
1882         mutex_lock(&scan_mutex);
1883         /*
1884          * Once it is made sure that kmemleak_scan has stopped, it is safe to no
1885          * longer track object freeing. Ordering of the scan thread stopping and
1886          * the memory accesses below is guaranteed by the kthread_stop()
1887          * function.
1888          */
1889         kmemleak_free_enabled = 0;
1890         mutex_unlock(&scan_mutex);
1891
1892         if (!kmemleak_found_leaks)
1893                 __kmemleak_do_cleanup();
1894         else
1895                 pr_info("Kmemleak disabled without freeing internal data. Reclaim the memory with \"echo clear > /sys/kernel/debug/kmemleak\".\n");
1896 }
1897
1898 static DECLARE_WORK(cleanup_work, kmemleak_do_cleanup);
1899
1900 /*
1901  * Disable kmemleak. No memory allocation/freeing will be traced once this
1902  * function is called. Disabling kmemleak is an irreversible operation.
1903  */
1904 static void kmemleak_disable(void)
1905 {
1906         /* atomically check whether it was already invoked */
1907         if (cmpxchg(&kmemleak_error, 0, 1))
1908                 return;
1909
1910         /* stop any memory operation tracing */
1911         kmemleak_enabled = 0;
1912
1913         /* check whether it is too early for a kernel thread */
1914         if (kmemleak_initialized)
1915                 schedule_work(&cleanup_work);
1916         else
1917                 kmemleak_free_enabled = 0;
1918
1919         pr_info("Kernel memory leak detector disabled\n");
1920 }
1921
1922 /*
1923  * Allow boot-time kmemleak disabling (enabled by default).
1924  */
1925 static int __init kmemleak_boot_config(char *str)
1926 {
1927         if (!str)
1928                 return -EINVAL;
1929         if (strcmp(str, "off") == 0)
1930                 kmemleak_disable();
1931         else if (strcmp(str, "on") == 0)
1932                 kmemleak_skip_disable = 1;
1933         else
1934                 return -EINVAL;
1935         return 0;
1936 }
1937 early_param("kmemleak", kmemleak_boot_config);
1938
1939 /*
1940  * Kmemleak initialization.
1941  */
1942 void __init kmemleak_init(void)
1943 {
1944 #ifdef CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
1945         if (!kmemleak_skip_disable) {
1946                 kmemleak_disable();
1947                 return;
1948         }
1949 #endif
1950
1951         if (kmemleak_error)
1952                 return;
1953
1954         jiffies_min_age = msecs_to_jiffies(MSECS_MIN_AGE);
1955         jiffies_scan_wait = msecs_to_jiffies(SECS_SCAN_WAIT * 1000);
1956
1957         object_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_object, SLAB_NOLEAKTRACE);
1958         scan_area_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_scan_area, SLAB_NOLEAKTRACE);
1959
1960         /* register the data/bss sections */
1961         create_object((unsigned long)_sdata, _edata - _sdata,
1962                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1963         create_object((unsigned long)__bss_start, __bss_stop - __bss_start,
1964                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1965         /* only register .data..ro_after_init if not within .data */
1966         if (&__start_ro_after_init < &_sdata || &__end_ro_after_init > &_edata)
1967                 create_object((unsigned long)__start_ro_after_init,
1968                               __end_ro_after_init - __start_ro_after_init,
1969                               KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Late initialization function.
1974  */
1975 static int __init kmemleak_late_init(void)
1976 {
1977         kmemleak_initialized = 1;
1978
1979         debugfs_create_file("kmemleak", 0644, NULL, NULL, &kmemleak_fops);
1980
1981         if (kmemleak_error) {
1982                 /*
1983                  * Some error occurred and kmemleak was disabled. There is a
1984                  * small chance that kmemleak_disable() was called immediately
1985                  * after setting kmemleak_initialized and we may end up with
1986                  * two clean-up threads but serialized by scan_mutex.
1987                  */
1988                 schedule_work(&cleanup_work);
1989                 return -ENOMEM;
1990         }
1991
1992         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN)) {
1993                 mutex_lock(&scan_mutex);
1994                 start_scan_thread();
1995                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1996         }
1997
1998         pr_info("Kernel memory leak detector initialized (mem pool available: %d)\n",
1999                 mem_pool_free_count);
2000
2001         return 0;
2002 }
2003 late_initcall(kmemleak_late_init);