Merge tag 'x86-urgent-2021-09-26' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / slab_common.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
4  *
5  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
6  */
7 #include <linux/slab.h>
8
9 #include <linux/mm.h>
10 #include <linux/poison.h>
11 #include <linux/interrupt.h>
12 #include <linux/memory.h>
13 #include <linux/cache.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/kfence.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/cpu.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/debugfs.h>
22 #include <linux/kasan.h>
23 #include <asm/cacheflush.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25 #include <asm/page.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27
28 #define CREATE_TRACE_POINTS
29 #include <trace/events/kmem.h>
30
31 #include "internal.h"
32
33 #include "slab.h"
34
35 enum slab_state slab_state;
36 LIST_HEAD(slab_caches);
37 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
38 struct kmem_cache *kmem_cache;
39
40 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
41 bool usercopy_fallback __ro_after_init =
42                 IS_ENABLED(CONFIG_HARDENED_USERCOPY_FALLBACK);
43 module_param(usercopy_fallback, bool, 0400);
44 MODULE_PARM_DESC(usercopy_fallback,
45                 "WARN instead of reject usercopy whitelist violations");
46 #endif
47
48 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
49 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
50 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
51                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
52
53 /*
54  * Set of flags that will prevent slab merging
55  */
56 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
57                 SLAB_TRACE | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
58                 SLAB_FAILSLAB | kasan_never_merge())
59
60 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
61                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_ACCOUNT)
62
63 /*
64  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
65  */
66 static bool slab_nomerge = !IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_MERGE_DEFAULT);
67
68 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
69 {
70         slab_nomerge = true;
71         return 1;
72 }
73
74 static int __init setup_slab_merge(char *str)
75 {
76         slab_nomerge = false;
77         return 1;
78 }
79
80 #ifdef CONFIG_SLUB
81 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
82 __setup_param("slub_merge", slub_merge, setup_slab_merge, 0);
83 #endif
84
85 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
86 __setup("slab_merge", setup_slab_merge);
87
88 /*
89  * Determine the size of a slab object
90  */
91 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
92 {
93         return s->object_size;
94 }
95 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
96
97 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
98 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
99 {
100         if (!name || in_interrupt() || size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
101                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
102                 return -EINVAL;
103         }
104
105         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
106         return 0;
107 }
108 #else
109 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
110 {
111         return 0;
112 }
113 #endif
114
115 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
116 {
117         size_t i;
118
119         for (i = 0; i < nr; i++) {
120                 if (s)
121                         kmem_cache_free(s, p[i]);
122                 else
123                         kfree(p[i]);
124         }
125 }
126
127 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
128                                                                 void **p)
129 {
130         size_t i;
131
132         for (i = 0; i < nr; i++) {
133                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
134                 if (!x) {
135                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
136                         return 0;
137                 }
138         }
139         return i;
140 }
141
142 /*
143  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
144  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
145  */
146 static unsigned int calculate_alignment(slab_flags_t flags,
147                 unsigned int align, unsigned int size)
148 {
149         /*
150          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
151          * suggestion if the object is sufficiently large.
152          *
153          * The hardware cache alignment cannot override the specified
154          * alignment though. If that is greater then use it.
155          */
156         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
157                 unsigned int ralign;
158
159                 ralign = cache_line_size();
160                 while (size <= ralign / 2)
161                         ralign /= 2;
162                 align = max(align, ralign);
163         }
164
165         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
166                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
167
168         return ALIGN(align, sizeof(void *));
169 }
170
171 /*
172  * Find a mergeable slab cache
173  */
174 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
175 {
176         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
177                 return 1;
178
179         if (s->ctor)
180                 return 1;
181
182         if (s->usersize)
183                 return 1;
184
185         /*
186          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
187          */
188         if (s->refcount < 0)
189                 return 1;
190
191         return 0;
192 }
193
194 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned int size, unsigned int align,
195                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
196 {
197         struct kmem_cache *s;
198
199         if (slab_nomerge)
200                 return NULL;
201
202         if (ctor)
203                 return NULL;
204
205         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
206         align = calculate_alignment(flags, align, size);
207         size = ALIGN(size, align);
208         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name);
209
210         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
211                 return NULL;
212
213         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
214                 if (slab_unmergeable(s))
215                         continue;
216
217                 if (size > s->size)
218                         continue;
219
220                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
221                         continue;
222                 /*
223                  * Check if alignment is compatible.
224                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
225                  */
226                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
227                         continue;
228
229                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
230                         continue;
231
232                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
233                         (align > s->align || s->align % align))
234                         continue;
235
236                 return s;
237         }
238         return NULL;
239 }
240
241 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
242                 unsigned int object_size, unsigned int align,
243                 slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
244                 unsigned int usersize, void (*ctor)(void *),
245                 struct kmem_cache *root_cache)
246 {
247         struct kmem_cache *s;
248         int err;
249
250         if (WARN_ON(useroffset + usersize > object_size))
251                 useroffset = usersize = 0;
252
253         err = -ENOMEM;
254         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
255         if (!s)
256                 goto out;
257
258         s->name = name;
259         s->size = s->object_size = object_size;
260         s->align = align;
261         s->ctor = ctor;
262         s->useroffset = useroffset;
263         s->usersize = usersize;
264
265         err = __kmem_cache_create(s, flags);
266         if (err)
267                 goto out_free_cache;
268
269         s->refcount = 1;
270         list_add(&s->list, &slab_caches);
271 out:
272         if (err)
273                 return ERR_PTR(err);
274         return s;
275
276 out_free_cache:
277         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
278         goto out;
279 }
280
281 /**
282  * kmem_cache_create_usercopy - Create a cache with a region suitable
283  * for copying to userspace
284  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
285  * @size: The size of objects to be created in this cache.
286  * @align: The required alignment for the objects.
287  * @flags: SLAB flags
288  * @useroffset: Usercopy region offset
289  * @usersize: Usercopy region size
290  * @ctor: A constructor for the objects.
291  *
292  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
293  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
294  *
295  * The flags are
296  *
297  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
298  * to catch references to uninitialised memory.
299  *
300  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
301  * for buffer overruns.
302  *
303  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
304  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
305  * as davem.
306  *
307  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
308  */
309 struct kmem_cache *
310 kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
311                   unsigned int size, unsigned int align,
312                   slab_flags_t flags,
313                   unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
314                   void (*ctor)(void *))
315 {
316         struct kmem_cache *s = NULL;
317         const char *cache_name;
318         int err;
319
320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
321         /*
322          * If no slub_debug was enabled globally, the static key is not yet
323          * enabled by setup_slub_debug(). Enable it if the cache is being
324          * created with any of the debugging flags passed explicitly.
325          */
326         if (flags & SLAB_DEBUG_FLAGS)
327                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
328 #endif
329
330         mutex_lock(&slab_mutex);
331
332         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
333         if (err) {
334                 goto out_unlock;
335         }
336
337         /* Refuse requests with allocator specific flags */
338         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
339                 err = -EINVAL;
340                 goto out_unlock;
341         }
342
343         /*
344          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
345          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
346          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
347          * passed flags.
348          */
349         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
350
351         /* Fail closed on bad usersize of useroffset values. */
352         if (WARN_ON(!usersize && useroffset) ||
353             WARN_ON(size < usersize || size - usersize < useroffset))
354                 usersize = useroffset = 0;
355
356         if (!usersize)
357                 s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
358         if (s)
359                 goto out_unlock;
360
361         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
362         if (!cache_name) {
363                 err = -ENOMEM;
364                 goto out_unlock;
365         }
366
367         s = create_cache(cache_name, size,
368                          calculate_alignment(flags, align, size),
369                          flags, useroffset, usersize, ctor, NULL);
370         if (IS_ERR(s)) {
371                 err = PTR_ERR(s);
372                 kfree_const(cache_name);
373         }
374
375 out_unlock:
376         mutex_unlock(&slab_mutex);
377
378         if (err) {
379                 if (flags & SLAB_PANIC)
380                         panic("%s: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
381                                 __func__, name, err);
382                 else {
383                         pr_warn("%s(%s) failed with error %d\n",
384                                 __func__, name, err);
385                         dump_stack();
386                 }
387                 return NULL;
388         }
389         return s;
390 }
391 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create_usercopy);
392
393 /**
394  * kmem_cache_create - Create a cache.
395  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
396  * @size: The size of objects to be created in this cache.
397  * @align: The required alignment for the objects.
398  * @flags: SLAB flags
399  * @ctor: A constructor for the objects.
400  *
401  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
402  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
403  *
404  * The flags are
405  *
406  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
407  * to catch references to uninitialised memory.
408  *
409  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
410  * for buffer overruns.
411  *
412  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
413  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
414  * as davem.
415  *
416  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
417  */
418 struct kmem_cache *
419 kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
420                 slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
421 {
422         return kmem_cache_create_usercopy(name, size, align, flags, 0, 0,
423                                           ctor);
424 }
425 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
426
427 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
428 {
429         LIST_HEAD(to_destroy);
430         struct kmem_cache *s, *s2;
431
432         /*
433          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
434          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
435          * through RCU and the associated kmem_cache are dereferenced
436          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
437          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
438          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
439          * asynchronously.
440          */
441         mutex_lock(&slab_mutex);
442         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
443         mutex_unlock(&slab_mutex);
444
445         if (list_empty(&to_destroy))
446                 return;
447
448         rcu_barrier();
449
450         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
451                 debugfs_slab_release(s);
452                 kfence_shutdown_cache(s);
453 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
454                 sysfs_slab_release(s);
455 #else
456                 slab_kmem_cache_release(s);
457 #endif
458         }
459 }
460
461 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
462 {
463         /* free asan quarantined objects */
464         kasan_cache_shutdown(s);
465
466         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
467                 return -EBUSY;
468
469         list_del(&s->list);
470
471         if (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) {
472 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
473                 sysfs_slab_unlink(s);
474 #endif
475                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
476                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
477         } else {
478                 kfence_shutdown_cache(s);
479                 debugfs_slab_release(s);
480 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
481                 sysfs_slab_unlink(s);
482                 sysfs_slab_release(s);
483 #else
484                 slab_kmem_cache_release(s);
485 #endif
486         }
487
488         return 0;
489 }
490
491 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
492 {
493         __kmem_cache_release(s);
494         kfree_const(s->name);
495         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
496 }
497
498 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
499 {
500         int err;
501
502         if (unlikely(!s))
503                 return;
504
505         cpus_read_lock();
506         mutex_lock(&slab_mutex);
507
508         s->refcount--;
509         if (s->refcount)
510                 goto out_unlock;
511
512         err = shutdown_cache(s);
513         if (err) {
514                 pr_err("%s %s: Slab cache still has objects\n",
515                        __func__, s->name);
516                 dump_stack();
517         }
518 out_unlock:
519         mutex_unlock(&slab_mutex);
520         cpus_read_unlock();
521 }
522 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
523
524 /**
525  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
526  * @cachep: The cache to shrink.
527  *
528  * Releases as many slabs as possible for a cache.
529  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
530  *
531  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
532  */
533 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
534 {
535         int ret;
536
537
538         kasan_cache_shrink(cachep);
539         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
540
541         return ret;
542 }
543 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
544
545 bool slab_is_available(void)
546 {
547         return slab_state >= UP;
548 }
549
550 #ifdef CONFIG_PRINTK
551 /**
552  * kmem_valid_obj - does the pointer reference a valid slab object?
553  * @object: pointer to query.
554  *
555  * Return: %true if the pointer is to a not-yet-freed object from
556  * kmalloc() or kmem_cache_alloc(), either %true or %false if the pointer
557  * is to an already-freed object, and %false otherwise.
558  */
559 bool kmem_valid_obj(void *object)
560 {
561         struct page *page;
562
563         /* Some arches consider ZERO_SIZE_PTR to be a valid address. */
564         if (object < (void *)PAGE_SIZE || !virt_addr_valid(object))
565                 return false;
566         page = virt_to_head_page(object);
567         return PageSlab(page);
568 }
569 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_valid_obj);
570
571 /**
572  * kmem_dump_obj - Print available slab provenance information
573  * @object: slab object for which to find provenance information.
574  *
575  * This function uses pr_cont(), so that the caller is expected to have
576  * printed out whatever preamble is appropriate.  The provenance information
577  * depends on the type of object and on how much debugging is enabled.
578  * For a slab-cache object, the fact that it is a slab object is printed,
579  * and, if available, the slab name, return address, and stack trace from
580  * the allocation and last free path of that object.
581  *
582  * This function will splat if passed a pointer to a non-slab object.
583  * If you are not sure what type of object you have, you should instead
584  * use mem_dump_obj().
585  */
586 void kmem_dump_obj(void *object)
587 {
588         char *cp = IS_ENABLED(CONFIG_MMU) ? "" : "/vmalloc";
589         int i;
590         struct page *page;
591         unsigned long ptroffset;
592         struct kmem_obj_info kp = { };
593
594         if (WARN_ON_ONCE(!virt_addr_valid(object)))
595                 return;
596         page = virt_to_head_page(object);
597         if (WARN_ON_ONCE(!PageSlab(page))) {
598                 pr_cont(" non-slab memory.\n");
599                 return;
600         }
601         kmem_obj_info(&kp, object, page);
602         if (kp.kp_slab_cache)
603                 pr_cont(" slab%s %s", cp, kp.kp_slab_cache->name);
604         else
605                 pr_cont(" slab%s", cp);
606         if (kp.kp_objp)
607                 pr_cont(" start %px", kp.kp_objp);
608         if (kp.kp_data_offset)
609                 pr_cont(" data offset %lu", kp.kp_data_offset);
610         if (kp.kp_objp) {
611                 ptroffset = ((char *)object - (char *)kp.kp_objp) - kp.kp_data_offset;
612                 pr_cont(" pointer offset %lu", ptroffset);
613         }
614         if (kp.kp_slab_cache && kp.kp_slab_cache->usersize)
615                 pr_cont(" size %u", kp.kp_slab_cache->usersize);
616         if (kp.kp_ret)
617                 pr_cont(" allocated at %pS\n", kp.kp_ret);
618         else
619                 pr_cont("\n");
620         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_stack); i++) {
621                 if (!kp.kp_stack[i])
622                         break;
623                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_stack[i]);
624         }
625
626         if (kp.kp_free_stack[0])
627                 pr_cont(" Free path:\n");
628
629         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_free_stack); i++) {
630                 if (!kp.kp_free_stack[i])
631                         break;
632                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_free_stack[i]);
633         }
634
635 }
636 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_dump_obj);
637 #endif
638
639 #ifndef CONFIG_SLOB
640 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
641 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
642                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
643                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
644 {
645         int err;
646         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
647
648         s->name = name;
649         s->size = s->object_size = size;
650
651         /*
652          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
653          * caches, regardless of SL*B debugging options.
654          */
655         if (is_power_of_2(size))
656                 align = max(align, size);
657         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
658
659         s->useroffset = useroffset;
660         s->usersize = usersize;
661
662         err = __kmem_cache_create(s, flags);
663
664         if (err)
665                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
666                                         name, size, err);
667
668         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
669 }
670
671 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
672                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
673                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
674 {
675         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
676
677         if (!s)
678                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
679
680         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
681         kasan_cache_create_kmalloc(s);
682         list_add(&s->list, &slab_caches);
683         s->refcount = 1;
684         return s;
685 }
686
687 struct kmem_cache *
688 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
689 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
690 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
691
692 /*
693  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
694  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
695  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
696  * fls.
697  */
698 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
699         3,      /* 8 */
700         4,      /* 16 */
701         5,      /* 24 */
702         5,      /* 32 */
703         6,      /* 40 */
704         6,      /* 48 */
705         6,      /* 56 */
706         6,      /* 64 */
707         1,      /* 72 */
708         1,      /* 80 */
709         1,      /* 88 */
710         1,      /* 96 */
711         7,      /* 104 */
712         7,      /* 112 */
713         7,      /* 120 */
714         7,      /* 128 */
715         2,      /* 136 */
716         2,      /* 144 */
717         2,      /* 152 */
718         2,      /* 160 */
719         2,      /* 168 */
720         2,      /* 176 */
721         2,      /* 184 */
722         2       /* 192 */
723 };
724
725 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
726 {
727         return (bytes - 1) / 8;
728 }
729
730 /*
731  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
732  * allocation
733  */
734 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
735 {
736         unsigned int index;
737
738         if (size <= 192) {
739                 if (!size)
740                         return ZERO_SIZE_PTR;
741
742                 index = size_index[size_index_elem(size)];
743         } else {
744                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
745                         return NULL;
746                 index = fls(size - 1);
747         }
748
749         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
750 }
751
752 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
753 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)    .name[KMALLOC_DMA] = "dma-kmalloc-" #sz,
754 #else
755 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)
756 #endif
757
758 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
759 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz) .name[KMALLOC_CGROUP] = "kmalloc-cg-" #sz,
760 #else
761 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz)
762 #endif
763
764 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
765 {                                                               \
766         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
767         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
768         KMALLOC_CGROUP_NAME(__short_size)                       \
769         KMALLOC_DMA_NAME(__short_size)                          \
770         .size = __size,                                         \
771 }
772
773 /*
774  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
775  * kmalloc_index() supports up to 2^25=32MB, so the final entry of the table is
776  * kmalloc-32M.
777  */
778 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
779         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
780         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
781         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
782         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
783         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
784         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
785         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
786         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
787         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
788         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
789         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
790         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
791         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
792         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
793         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
794         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
795         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
796         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
797         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
798         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
799         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
800         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M),
801         INIT_KMALLOC_INFO(4194304, 4M),
802         INIT_KMALLOC_INFO(8388608, 8M),
803         INIT_KMALLOC_INFO(16777216, 16M),
804         INIT_KMALLOC_INFO(33554432, 32M)
805 };
806
807 /*
808  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
809  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
810  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
811  *
812  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
813  * handle the index determination for the smaller caches.
814  *
815  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
816  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
817  */
818 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
819 {
820         unsigned int i;
821
822         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
823                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
824
825         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
826                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
827
828                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
829                         break;
830                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
831         }
832
833         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
834                 /*
835                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
836                  * is 64 byte.
837                  */
838                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
839                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
840
841         }
842
843         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
844                 /*
845                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
846                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
847                  * instead.
848                  */
849                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
850                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
851         }
852 }
853
854 static void __init
855 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
856 {
857         if (type == KMALLOC_RECLAIM) {
858                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
859         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_CGROUP)) {
860                 if (cgroup_memory_nokmem) {
861                         kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][idx];
862                         return;
863                 }
864                 flags |= SLAB_ACCOUNT;
865         }
866
867         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(
868                                         kmalloc_info[idx].name[type],
869                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
870                                         kmalloc_info[idx].size);
871
872         /*
873          * If CONFIG_MEMCG_KMEM is enabled, disable cache merging for
874          * KMALLOC_NORMAL caches.
875          */
876         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_NORMAL))
877                 kmalloc_caches[type][idx]->refcount = -1;
878 }
879
880 /*
881  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
882  * may already have been created because they were needed to
883  * enable allocations for slab creation.
884  */
885 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
886 {
887         int i;
888         enum kmalloc_cache_type type;
889
890         /*
891          * Including KMALLOC_CGROUP if CONFIG_MEMCG_KMEM defined
892          */
893         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
894                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
895                         if (!kmalloc_caches[type][i])
896                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
897
898                         /*
899                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
900                          * These have to be created immediately after the
901                          * earlier power of two caches
902                          */
903                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
904                                         !kmalloc_caches[type][1])
905                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
906                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
907                                         !kmalloc_caches[type][2])
908                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
909                 }
910         }
911
912         /* Kmalloc array is now usable */
913         slab_state = UP;
914
915 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
916         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
917                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
918
919                 if (s) {
920                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
921                                 kmalloc_info[i].name[KMALLOC_DMA],
922                                 kmalloc_info[i].size,
923                                 SLAB_CACHE_DMA | flags, 0,
924                                 kmalloc_info[i].size);
925                 }
926         }
927 #endif
928 }
929 #endif /* !CONFIG_SLOB */
930
931 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
932 {
933         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
934
935         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
936         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
937                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
938         dump_stack();
939
940         return flags;
941 }
942
943 /*
944  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
945  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
946  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
947  */
948 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
949 {
950         void *ret = NULL;
951         struct page *page;
952
953         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
954                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
955
956         flags |= __GFP_COMP;
957         page = alloc_pages(flags, order);
958         if (likely(page)) {
959                 ret = page_address(page);
960                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
961                                       PAGE_SIZE << order);
962         }
963         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
964         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
965         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
966         return ret;
967 }
968 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
969
970 #ifdef CONFIG_TRACING
971 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
972 {
973         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
974         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
975         return ret;
976 }
977 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
978 #endif
979
980 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
981 /* Randomize a generic freelist */
982 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
983                                unsigned int count)
984 {
985         unsigned int rand;
986         unsigned int i;
987
988         for (i = 0; i < count; i++)
989                 list[i] = i;
990
991         /* Fisher-Yates shuffle */
992         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
993                 rand = prandom_u32_state(state);
994                 rand %= (i + 1);
995                 swap(list[i], list[rand]);
996         }
997 }
998
999 /* Create a random sequence per cache */
1000 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1001                                     gfp_t gfp)
1002 {
1003         struct rnd_state state;
1004
1005         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1006                 return 0;
1007
1008         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1009         if (!cachep->random_seq)
1010                 return -ENOMEM;
1011
1012         /* Get best entropy at this stage of boot */
1013         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1014
1015         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1020 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1021 {
1022         kfree(cachep->random_seq);
1023         cachep->random_seq = NULL;
1024 }
1025 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1026
1027 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
1028 #ifdef CONFIG_SLAB
1029 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
1030 #else
1031 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
1032 #endif
1033
1034 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1035 {
1036         /*
1037          * Output format version, so at least we can change it
1038          * without _too_ many complaints.
1039          */
1040 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1041         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1042 #else
1043         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1044 #endif
1045         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1046         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1047         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1048 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1049         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1050         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1051 #endif
1052         seq_putc(m, '\n');
1053 }
1054
1055 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1056 {
1057         mutex_lock(&slab_mutex);
1058         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1059 }
1060
1061 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1062 {
1063         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1064 }
1065
1066 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1067 {
1068         mutex_unlock(&slab_mutex);
1069 }
1070
1071 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1072 {
1073         struct slabinfo sinfo;
1074
1075         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1076         get_slabinfo(s, &sinfo);
1077
1078         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1079                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1080                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1081
1082         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1083                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1084         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1085                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1086         slabinfo_show_stats(m, s);
1087         seq_putc(m, '\n');
1088 }
1089
1090 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1091 {
1092         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1093
1094         if (p == slab_caches.next)
1095                 print_slabinfo_header(m);
1096         cache_show(s, m);
1097         return 0;
1098 }
1099
1100 void dump_unreclaimable_slab(void)
1101 {
1102         struct kmem_cache *s;
1103         struct slabinfo sinfo;
1104
1105         /*
1106          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1107          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1108          * risk of crash.
1109          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1110          * without acquiring the mutex.
1111          */
1112         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1113                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1114                 return;
1115         }
1116
1117         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1118         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1119
1120         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1121                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1122                         continue;
1123
1124                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1125
1126                 if (sinfo.num_objs > 0)
1127                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1128                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1129                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1130         }
1131         mutex_unlock(&slab_mutex);
1132 }
1133
1134 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1135 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1136 {
1137         /*
1138          * Deprecated.
1139          * Please, take a look at tools/cgroup/slabinfo.py .
1140          */
1141         return 0;
1142 }
1143 #endif
1144
1145 /*
1146  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1147  *
1148  * Output layout:
1149  * cache-name
1150  * num-active-objs
1151  * total-objs
1152  * object size
1153  * num-active-slabs
1154  * total-slabs
1155  * num-pages-per-slab
1156  * + further values on SMP and with statistics enabled
1157  */
1158 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1159         .start = slab_start,
1160         .next = slab_next,
1161         .stop = slab_stop,
1162         .show = slab_show,
1163 };
1164
1165 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1166 {
1167         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1168 }
1169
1170 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1171         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1172         .proc_open      = slabinfo_open,
1173         .proc_read      = seq_read,
1174         .proc_write     = slabinfo_write,
1175         .proc_lseek     = seq_lseek,
1176         .proc_release   = seq_release,
1177 };
1178
1179 static int __init slab_proc_init(void)
1180 {
1181         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1182         return 0;
1183 }
1184 module_init(slab_proc_init);
1185
1186 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1187
1188 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1189                                            gfp_t flags)
1190 {
1191         void *ret;
1192         size_t ks;
1193
1194         /* Don't use instrumented ksize to allow precise KASAN poisoning. */
1195         if (likely(!ZERO_OR_NULL_PTR(p))) {
1196                 if (!kasan_check_byte(p))
1197                         return NULL;
1198                 ks = kfence_ksize(p) ?: __ksize(p);
1199         } else
1200                 ks = 0;
1201
1202         /* If the object still fits, repoison it precisely. */
1203         if (ks >= new_size) {
1204                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1205                 return (void *)p;
1206         }
1207
1208         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1209         if (ret && p) {
1210                 /* Disable KASAN checks as the object's redzone is accessed. */
1211                 kasan_disable_current();
1212                 memcpy(ret, kasan_reset_tag(p), ks);
1213                 kasan_enable_current();
1214         }
1215
1216         return ret;
1217 }
1218
1219 /**
1220  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1221  * @p: object to reallocate memory for.
1222  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1223  * @flags: the type of memory to allocate.
1224  *
1225  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1226  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1227  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1228  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1229  *
1230  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1231  */
1232 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1233 {
1234         void *ret;
1235
1236         if (unlikely(!new_size)) {
1237                 kfree(p);
1238                 return ZERO_SIZE_PTR;
1239         }
1240
1241         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1242         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1243                 kfree(p);
1244
1245         return ret;
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1248
1249 /**
1250  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1251  * @p: object to free memory of
1252  *
1253  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1254  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1255  *
1256  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1257  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1258  * careful when using this function in performance sensitive code.
1259  */
1260 void kfree_sensitive(const void *p)
1261 {
1262         size_t ks;
1263         void *mem = (void *)p;
1264
1265         ks = ksize(mem);
1266         if (ks)
1267                 memzero_explicit(mem, ks);
1268         kfree(mem);
1269 }
1270 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1271
1272 /**
1273  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1274  * @objp: Pointer to the object
1275  *
1276  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1277  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1278  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1279  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1280  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1281  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1282  * must not be freed during the duration of the call.
1283  *
1284  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1285  */
1286 size_t ksize(const void *objp)
1287 {
1288         size_t size;
1289
1290         /*
1291          * We need to first check that the pointer to the object is valid, and
1292          * only then unpoison the memory. The report printed from ksize() is
1293          * more useful, then when it's printed later when the behaviour could
1294          * be undefined due to a potential use-after-free or double-free.
1295          *
1296          * We use kasan_check_byte(), which is supported for the hardware
1297          * tag-based KASAN mode, unlike kasan_check_read/write().
1298          *
1299          * If the pointed to memory is invalid, we return 0 to avoid users of
1300          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1301          *
1302          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1303          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1304          */
1305         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !kasan_check_byte(objp))
1306                 return 0;
1307
1308         size = kfence_ksize(objp) ?: __ksize(objp);
1309         /*
1310          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1311          * so we need to unpoison this area.
1312          */
1313         kasan_unpoison_range(objp, size);
1314         return size;
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1317
1318 /* Tracepoints definitions. */
1319 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1320 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1321 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1322 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1323 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1324 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1325
1326 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1327 {
1328         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1329                 return -ENOMEM;
1330         return 0;
1331 }
1332 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);