Merge branch 'for-5.14' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / slab.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef MM_SLAB_H
3 #define MM_SLAB_H
4 /*
5  * Internal slab definitions
6  */
7
8 #ifdef CONFIG_SLOB
9 /*
10  * Common fields provided in kmem_cache by all slab allocators
11  * This struct is either used directly by the allocator (SLOB)
12  * or the allocator must include definitions for all fields
13  * provided in kmem_cache_common in their definition of kmem_cache.
14  *
15  * Once we can do anonymous structs (C11 standard) we could put a
16  * anonymous struct definition in these allocators so that the
17  * separate allocations in the kmem_cache structure of SLAB and
18  * SLUB is no longer needed.
19  */
20 struct kmem_cache {
21         unsigned int object_size;/* The original size of the object */
22         unsigned int size;      /* The aligned/padded/added on size  */
23         unsigned int align;     /* Alignment as calculated */
24         slab_flags_t flags;     /* Active flags on the slab */
25         unsigned int useroffset;/* Usercopy region offset */
26         unsigned int usersize;  /* Usercopy region size */
27         const char *name;       /* Slab name for sysfs */
28         int refcount;           /* Use counter */
29         void (*ctor)(void *);   /* Called on object slot creation */
30         struct list_head list;  /* List of all slab caches on the system */
31 };
32
33 #endif /* CONFIG_SLOB */
34
35 #ifdef CONFIG_SLAB
36 #include <linux/slab_def.h>
37 #endif
38
39 #ifdef CONFIG_SLUB
40 #include <linux/slub_def.h>
41 #endif
42
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/fault-inject.h>
45 #include <linux/kasan.h>
46 #include <linux/kmemleak.h>
47 #include <linux/random.h>
48 #include <linux/sched/mm.h>
49
50 /*
51  * State of the slab allocator.
52  *
53  * This is used to describe the states of the allocator during bootup.
54  * Allocators use this to gradually bootstrap themselves. Most allocators
55  * have the problem that the structures used for managing slab caches are
56  * allocated from slab caches themselves.
57  */
58 enum slab_state {
59         DOWN,                   /* No slab functionality yet */
60         PARTIAL,                /* SLUB: kmem_cache_node available */
61         PARTIAL_NODE,           /* SLAB: kmalloc size for node struct available */
62         UP,                     /* Slab caches usable but not all extras yet */
63         FULL                    /* Everything is working */
64 };
65
66 extern enum slab_state slab_state;
67
68 /* The slab cache mutex protects the management structures during changes */
69 extern struct mutex slab_mutex;
70
71 /* The list of all slab caches on the system */
72 extern struct list_head slab_caches;
73
74 /* The slab cache that manages slab cache information */
75 extern struct kmem_cache *kmem_cache;
76
77 /* A table of kmalloc cache names and sizes */
78 extern const struct kmalloc_info_struct {
79         const char *name[NR_KMALLOC_TYPES];
80         unsigned int size;
81 } kmalloc_info[];
82
83 #ifndef CONFIG_SLOB
84 /* Kmalloc array related functions */
85 void setup_kmalloc_cache_index_table(void);
86 void create_kmalloc_caches(slab_flags_t);
87
88 /* Find the kmalloc slab corresponding for a certain size */
89 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t, gfp_t);
90 #endif
91
92 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags);
93
94 /* Functions provided by the slab allocators */
95 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *, slab_flags_t flags);
96
97 struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(const char *name, unsigned int size,
98                         slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
99                         unsigned int usersize);
100 extern void create_boot_cache(struct kmem_cache *, const char *name,
101                         unsigned int size, slab_flags_t flags,
102                         unsigned int useroffset, unsigned int usersize);
103
104 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s);
105 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned size, unsigned align,
106                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *));
107 #ifndef CONFIG_SLOB
108 struct kmem_cache *
109 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
110                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *));
111
112 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
113         slab_flags_t flags, const char *name);
114 #else
115 static inline struct kmem_cache *
116 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
117                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
118 { return NULL; }
119
120 static inline slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
121         slab_flags_t flags, const char *name)
122 {
123         return flags;
124 }
125 #endif
126
127
128 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(), for various configurations */
129 #define SLAB_CORE_FLAGS (SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_CACHE_DMA | \
130                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_PANIC | \
131                          SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_DEBUG_OBJECTS )
132
133 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB)
134 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
135 #elif defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
136 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
137                           SLAB_TRACE | SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
138 #else
139 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (0)
140 #endif
141
142 #if defined(CONFIG_SLAB)
143 #define SLAB_CACHE_FLAGS (SLAB_MEM_SPREAD | SLAB_NOLEAKTRACE | \
144                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_TEMPORARY | \
145                           SLAB_ACCOUNT)
146 #elif defined(CONFIG_SLUB)
147 #define SLAB_CACHE_FLAGS (SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
148                           SLAB_TEMPORARY | SLAB_ACCOUNT)
149 #else
150 #define SLAB_CACHE_FLAGS (0)
151 #endif
152
153 /* Common flags available with current configuration */
154 #define CACHE_CREATE_MASK (SLAB_CORE_FLAGS | SLAB_DEBUG_FLAGS | SLAB_CACHE_FLAGS)
155
156 /* Common flags permitted for kmem_cache_create */
157 #define SLAB_FLAGS_PERMITTED (SLAB_CORE_FLAGS | \
158                               SLAB_RED_ZONE | \
159                               SLAB_POISON | \
160                               SLAB_STORE_USER | \
161                               SLAB_TRACE | \
162                               SLAB_CONSISTENCY_CHECKS | \
163                               SLAB_MEM_SPREAD | \
164                               SLAB_NOLEAKTRACE | \
165                               SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
166                               SLAB_TEMPORARY | \
167                               SLAB_ACCOUNT)
168
169 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *);
170 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *);
171 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *);
172 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *);
173 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *);
174
175 struct seq_file;
176 struct file;
177
178 struct slabinfo {
179         unsigned long active_objs;
180         unsigned long num_objs;
181         unsigned long active_slabs;
182         unsigned long num_slabs;
183         unsigned long shared_avail;
184         unsigned int limit;
185         unsigned int batchcount;
186         unsigned int shared;
187         unsigned int objects_per_slab;
188         unsigned int cache_order;
189 };
190
191 void get_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *sinfo);
192 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *s);
193 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
194                        size_t count, loff_t *ppos);
195
196 /*
197  * Generic implementation of bulk operations
198  * These are useful for situations in which the allocator cannot
199  * perform optimizations. In that case segments of the object listed
200  * may be allocated or freed using these operations.
201  */
202 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *, size_t, void **);
203 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *, gfp_t, size_t, void **);
204
205 static inline enum node_stat_item cache_vmstat_idx(struct kmem_cache *s)
206 {
207         return (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
208                 NR_SLAB_RECLAIMABLE_B : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B;
209 }
210
211 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
212 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
213 DECLARE_STATIC_KEY_TRUE(slub_debug_enabled);
214 #else
215 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(slub_debug_enabled);
216 #endif
217 extern void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object);
218 long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s);
219 #else
220 static inline void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
221 {
222 }
223 #endif
224
225 /*
226  * Returns true if any of the specified slub_debug flags is enabled for the
227  * cache. Use only for flags parsed by setup_slub_debug() as it also enables
228  * the static key.
229  */
230 static inline bool kmem_cache_debug_flags(struct kmem_cache *s, slab_flags_t flags)
231 {
232 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
233         VM_WARN_ON_ONCE(!(flags & SLAB_DEBUG_FLAGS));
234         if (static_branch_unlikely(&slub_debug_enabled))
235                 return s->flags & flags;
236 #endif
237         return false;
238 }
239
240 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
241 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
242                                  gfp_t gfp, bool new_page);
243 void mod_objcg_state(struct obj_cgroup *objcg, struct pglist_data *pgdat,
244                      enum node_stat_item idx, int nr);
245
246 static inline void memcg_free_page_obj_cgroups(struct page *page)
247 {
248         kfree(page_objcgs(page));
249         page->memcg_data = 0;
250 }
251
252 static inline size_t obj_full_size(struct kmem_cache *s)
253 {
254         /*
255          * For each accounted object there is an extra space which is used
256          * to store obj_cgroup membership. Charge it too.
257          */
258         return s->size + sizeof(struct obj_cgroup *);
259 }
260
261 /*
262  * Returns false if the allocation should fail.
263  */
264 static inline bool memcg_slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
265                                              struct obj_cgroup **objcgp,
266                                              size_t objects, gfp_t flags)
267 {
268         struct obj_cgroup *objcg;
269
270         if (!memcg_kmem_enabled())
271                 return true;
272
273         if (!(flags & __GFP_ACCOUNT) && !(s->flags & SLAB_ACCOUNT))
274                 return true;
275
276         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
277         if (!objcg)
278                 return true;
279
280         if (obj_cgroup_charge(objcg, flags, objects * obj_full_size(s))) {
281                 obj_cgroup_put(objcg);
282                 return false;
283         }
284
285         *objcgp = objcg;
286         return true;
287 }
288
289 static inline void memcg_slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
290                                               struct obj_cgroup *objcg,
291                                               gfp_t flags, size_t size,
292                                               void **p)
293 {
294         struct page *page;
295         unsigned long off;
296         size_t i;
297
298         if (!memcg_kmem_enabled() || !objcg)
299                 return;
300
301         for (i = 0; i < size; i++) {
302                 if (likely(p[i])) {
303                         page = virt_to_head_page(p[i]);
304
305                         if (!page_objcgs(page) &&
306                             memcg_alloc_page_obj_cgroups(page, s, flags,
307                                                          false)) {
308                                 obj_cgroup_uncharge(objcg, obj_full_size(s));
309                                 continue;
310                         }
311
312                         off = obj_to_index(s, page, p[i]);
313                         obj_cgroup_get(objcg);
314                         page_objcgs(page)[off] = objcg;
315                         mod_objcg_state(objcg, page_pgdat(page),
316                                         cache_vmstat_idx(s), obj_full_size(s));
317                 } else {
318                         obj_cgroup_uncharge(objcg, obj_full_size(s));
319                 }
320         }
321         obj_cgroup_put(objcg);
322 }
323
324 static inline void memcg_slab_free_hook(struct kmem_cache *s_orig,
325                                         void **p, int objects)
326 {
327         struct kmem_cache *s;
328         struct obj_cgroup **objcgs;
329         struct obj_cgroup *objcg;
330         struct page *page;
331         unsigned int off;
332         int i;
333
334         if (!memcg_kmem_enabled())
335                 return;
336
337         for (i = 0; i < objects; i++) {
338                 if (unlikely(!p[i]))
339                         continue;
340
341                 page = virt_to_head_page(p[i]);
342                 objcgs = page_objcgs(page);
343                 if (!objcgs)
344                         continue;
345
346                 if (!s_orig)
347                         s = page->slab_cache;
348                 else
349                         s = s_orig;
350
351                 off = obj_to_index(s, page, p[i]);
352                 objcg = objcgs[off];
353                 if (!objcg)
354                         continue;
355
356                 objcgs[off] = NULL;
357                 obj_cgroup_uncharge(objcg, obj_full_size(s));
358                 mod_objcg_state(objcg, page_pgdat(page), cache_vmstat_idx(s),
359                                 -obj_full_size(s));
360                 obj_cgroup_put(objcg);
361         }
362 }
363
364 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
365 static inline struct mem_cgroup *memcg_from_slab_obj(void *ptr)
366 {
367         return NULL;
368 }
369
370 static inline int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page,
371                                                struct kmem_cache *s, gfp_t gfp,
372                                                bool new_page)
373 {
374         return 0;
375 }
376
377 static inline void memcg_free_page_obj_cgroups(struct page *page)
378 {
379 }
380
381 static inline bool memcg_slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
382                                              struct obj_cgroup **objcgp,
383                                              size_t objects, gfp_t flags)
384 {
385         return true;
386 }
387
388 static inline void memcg_slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
389                                               struct obj_cgroup *objcg,
390                                               gfp_t flags, size_t size,
391                                               void **p)
392 {
393 }
394
395 static inline void memcg_slab_free_hook(struct kmem_cache *s,
396                                         void **p, int objects)
397 {
398 }
399 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
400
401 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
402 {
403         struct page *page;
404
405         page = virt_to_head_page(obj);
406         if (WARN_ONCE(!PageSlab(page), "%s: Object is not a Slab page!\n",
407                                         __func__))
408                 return NULL;
409         return page->slab_cache;
410 }
411
412 static __always_inline void account_slab_page(struct page *page, int order,
413                                               struct kmem_cache *s,
414                                               gfp_t gfp)
415 {
416         if (memcg_kmem_enabled() && (s->flags & SLAB_ACCOUNT))
417                 memcg_alloc_page_obj_cgroups(page, s, gfp, true);
418
419         mod_node_page_state(page_pgdat(page), cache_vmstat_idx(s),
420                             PAGE_SIZE << order);
421 }
422
423 static __always_inline void unaccount_slab_page(struct page *page, int order,
424                                                 struct kmem_cache *s)
425 {
426         if (memcg_kmem_enabled())
427                 memcg_free_page_obj_cgroups(page);
428
429         mod_node_page_state(page_pgdat(page), cache_vmstat_idx(s),
430                             -(PAGE_SIZE << order));
431 }
432
433 static inline struct kmem_cache *cache_from_obj(struct kmem_cache *s, void *x)
434 {
435         struct kmem_cache *cachep;
436
437         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED) &&
438             !kmem_cache_debug_flags(s, SLAB_CONSISTENCY_CHECKS))
439                 return s;
440
441         cachep = virt_to_cache(x);
442         if (WARN(cachep && cachep != s,
443                   "%s: Wrong slab cache. %s but object is from %s\n",
444                   __func__, s->name, cachep->name))
445                 print_tracking(cachep, x);
446         return cachep;
447 }
448
449 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
450 {
451 #ifndef CONFIG_SLUB
452         return s->object_size;
453
454 #else /* CONFIG_SLUB */
455 # ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
456         /*
457          * Debugging requires use of the padding between object
458          * and whatever may come after it.
459          */
460         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
461                 return s->object_size;
462 # endif
463         if (s->flags & SLAB_KASAN)
464                 return s->object_size;
465         /*
466          * If we have the need to store the freelist pointer
467          * back there or track user information then we can
468          * only use the space before that information.
469          */
470         if (s->flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
471                 return s->inuse;
472         /*
473          * Else we can use all the padding etc for the allocation
474          */
475         return s->size;
476 #endif
477 }
478
479 static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
480                                                      struct obj_cgroup **objcgp,
481                                                      size_t size, gfp_t flags)
482 {
483         flags &= gfp_allowed_mask;
484
485         might_alloc(flags);
486
487         if (should_failslab(s, flags))
488                 return NULL;
489
490         if (!memcg_slab_pre_alloc_hook(s, objcgp, size, flags))
491                 return NULL;
492
493         return s;
494 }
495
496 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
497                                         struct obj_cgroup *objcg, gfp_t flags,
498                                         size_t size, void **p, bool init)
499 {
500         size_t i;
501
502         flags &= gfp_allowed_mask;
503
504         /*
505          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
506          * kasan_slab_alloc and initialization memset must be
507          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
508          *
509          * As p[i] might get tagged, memset and kmemleak hook come after KASAN.
510          */
511         for (i = 0; i < size; i++) {
512                 p[i] = kasan_slab_alloc(s, p[i], flags, init);
513                 if (p[i] && init && !kasan_has_integrated_init())
514                         memset(p[i], 0, s->object_size);
515                 kmemleak_alloc_recursive(p[i], s->object_size, 1,
516                                          s->flags, flags);
517         }
518
519         memcg_slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p);
520 }
521
522 #ifndef CONFIG_SLOB
523 /*
524  * The slab lists for all objects.
525  */
526 struct kmem_cache_node {
527         spinlock_t list_lock;
528
529 #ifdef CONFIG_SLAB
530         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
531         struct list_head slabs_full;
532         struct list_head slabs_free;
533         unsigned long total_slabs;      /* length of all slab lists */
534         unsigned long free_slabs;       /* length of free slab list only */
535         unsigned long free_objects;
536         unsigned int free_limit;
537         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
538         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
539         struct alien_cache **alien;     /* on other nodes */
540         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
541         int free_touched;               /* updated without locking */
542 #endif
543
544 #ifdef CONFIG_SLUB
545         unsigned long nr_partial;
546         struct list_head partial;
547 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
548         atomic_long_t nr_slabs;
549         atomic_long_t total_objects;
550         struct list_head full;
551 #endif
552 #endif
553
554 };
555
556 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
557 {
558         return s->node[node];
559 }
560
561 /*
562  * Iterator over all nodes. The body will be executed for each node that has
563  * a kmem_cache_node structure allocated (which is true for all online nodes)
564  */
565 #define for_each_kmem_cache_node(__s, __node, __n) \
566         for (__node = 0; __node < nr_node_ids; __node++) \
567                  if ((__n = get_node(__s, __node)))
568
569 #endif
570
571 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos);
572 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos);
573 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p);
574 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p);
575
576 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
577 void dump_unreclaimable_slab(void);
578 #else
579 static inline void dump_unreclaimable_slab(void)
580 {
581 }
582 #endif
583
584 void ___cache_free(struct kmem_cache *cache, void *x, unsigned long addr);
585
586 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
587 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
588                         gfp_t gfp);
589 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep);
590 #else
591 static inline int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep,
592                                         unsigned int count, gfp_t gfp)
593 {
594         return 0;
595 }
596 static inline void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep) { }
597 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
598
599 static inline bool slab_want_init_on_alloc(gfp_t flags, struct kmem_cache *c)
600 {
601         if (static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON,
602                                 &init_on_alloc)) {
603                 if (c->ctor)
604                         return false;
605                 if (c->flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON))
606                         return flags & __GFP_ZERO;
607                 return true;
608         }
609         return flags & __GFP_ZERO;
610 }
611
612 static inline bool slab_want_init_on_free(struct kmem_cache *c)
613 {
614         if (static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON,
615                                 &init_on_free))
616                 return !(c->ctor ||
617                          (c->flags & (SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_POISON)));
618         return false;
619 }
620
621 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
622 void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *);
623 #else
624 static inline void debugfs_slab_release(struct kmem_cache *s) { }
625 #endif
626
627 #ifdef CONFIG_PRINTK
628 #define KS_ADDRS_COUNT 16
629 struct kmem_obj_info {
630         void *kp_ptr;
631         struct page *kp_page;
632         void *kp_objp;
633         unsigned long kp_data_offset;
634         struct kmem_cache *kp_slab_cache;
635         void *kp_ret;
636         void *kp_stack[KS_ADDRS_COUNT];
637         void *kp_free_stack[KS_ADDRS_COUNT];
638 };
639 void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct page *page);
640 #endif
641
642 #endif /* MM_SLAB_H */