mm: memcg/slab: create a new set of kmalloc-cg-<n> caches
[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         mutex_lock(&slab_mutex);
506
507         s->refcount--;
508         if (s->refcount)
509                 goto out_unlock;
510
511         err = shutdown_cache(s);
512         if (err) {
513                 pr_err("%s %s: Slab cache still has objects\n",
514                        __func__, s->name);
515                 dump_stack();
516         }
517 out_unlock:
518         mutex_unlock(&slab_mutex);
519 }
520 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
521
522 /**
523  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
524  * @cachep: The cache to shrink.
525  *
526  * Releases as many slabs as possible for a cache.
527  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
528  *
529  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
530  */
531 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
532 {
533         int ret;
534
535
536         kasan_cache_shrink(cachep);
537         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
538
539         return ret;
540 }
541 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
542
543 bool slab_is_available(void)
544 {
545         return slab_state >= UP;
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_PRINTK
549 /**
550  * kmem_valid_obj - does the pointer reference a valid slab object?
551  * @object: pointer to query.
552  *
553  * Return: %true if the pointer is to a not-yet-freed object from
554  * kmalloc() or kmem_cache_alloc(), either %true or %false if the pointer
555  * is to an already-freed object, and %false otherwise.
556  */
557 bool kmem_valid_obj(void *object)
558 {
559         struct page *page;
560
561         /* Some arches consider ZERO_SIZE_PTR to be a valid address. */
562         if (object < (void *)PAGE_SIZE || !virt_addr_valid(object))
563                 return false;
564         page = virt_to_head_page(object);
565         return PageSlab(page);
566 }
567 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_valid_obj);
568
569 /**
570  * kmem_dump_obj - Print available slab provenance information
571  * @object: slab object for which to find provenance information.
572  *
573  * This function uses pr_cont(), so that the caller is expected to have
574  * printed out whatever preamble is appropriate.  The provenance information
575  * depends on the type of object and on how much debugging is enabled.
576  * For a slab-cache object, the fact that it is a slab object is printed,
577  * and, if available, the slab name, return address, and stack trace from
578  * the allocation of that object.
579  *
580  * This function will splat if passed a pointer to a non-slab object.
581  * If you are not sure what type of object you have, you should instead
582  * use mem_dump_obj().
583  */
584 void kmem_dump_obj(void *object)
585 {
586         char *cp = IS_ENABLED(CONFIG_MMU) ? "" : "/vmalloc";
587         int i;
588         struct page *page;
589         unsigned long ptroffset;
590         struct kmem_obj_info kp = { };
591
592         if (WARN_ON_ONCE(!virt_addr_valid(object)))
593                 return;
594         page = virt_to_head_page(object);
595         if (WARN_ON_ONCE(!PageSlab(page))) {
596                 pr_cont(" non-slab memory.\n");
597                 return;
598         }
599         kmem_obj_info(&kp, object, page);
600         if (kp.kp_slab_cache)
601                 pr_cont(" slab%s %s", cp, kp.kp_slab_cache->name);
602         else
603                 pr_cont(" slab%s", cp);
604         if (kp.kp_objp)
605                 pr_cont(" start %px", kp.kp_objp);
606         if (kp.kp_data_offset)
607                 pr_cont(" data offset %lu", kp.kp_data_offset);
608         if (kp.kp_objp) {
609                 ptroffset = ((char *)object - (char *)kp.kp_objp) - kp.kp_data_offset;
610                 pr_cont(" pointer offset %lu", ptroffset);
611         }
612         if (kp.kp_slab_cache && kp.kp_slab_cache->usersize)
613                 pr_cont(" size %u", kp.kp_slab_cache->usersize);
614         if (kp.kp_ret)
615                 pr_cont(" allocated at %pS\n", kp.kp_ret);
616         else
617                 pr_cont("\n");
618         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_stack); i++) {
619                 if (!kp.kp_stack[i])
620                         break;
621                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_stack[i]);
622         }
623 }
624 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_dump_obj);
625 #endif
626
627 #ifndef CONFIG_SLOB
628 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
629 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
630                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
631                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
632 {
633         int err;
634         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
635
636         s->name = name;
637         s->size = s->object_size = size;
638
639         /*
640          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
641          * caches, regardless of SL*B debugging options.
642          */
643         if (is_power_of_2(size))
644                 align = max(align, size);
645         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
646
647         s->useroffset = useroffset;
648         s->usersize = usersize;
649
650         err = __kmem_cache_create(s, flags);
651
652         if (err)
653                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
654                                         name, size, err);
655
656         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
657 }
658
659 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
660                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
661                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
662 {
663         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
664
665         if (!s)
666                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
667
668         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
669         kasan_cache_create_kmalloc(s);
670         list_add(&s->list, &slab_caches);
671         s->refcount = 1;
672         return s;
673 }
674
675 struct kmem_cache *
676 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
677 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
678 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
679
680 /*
681  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
682  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
683  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
684  * fls.
685  */
686 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
687         3,      /* 8 */
688         4,      /* 16 */
689         5,      /* 24 */
690         5,      /* 32 */
691         6,      /* 40 */
692         6,      /* 48 */
693         6,      /* 56 */
694         6,      /* 64 */
695         1,      /* 72 */
696         1,      /* 80 */
697         1,      /* 88 */
698         1,      /* 96 */
699         7,      /* 104 */
700         7,      /* 112 */
701         7,      /* 120 */
702         7,      /* 128 */
703         2,      /* 136 */
704         2,      /* 144 */
705         2,      /* 152 */
706         2,      /* 160 */
707         2,      /* 168 */
708         2,      /* 176 */
709         2,      /* 184 */
710         2       /* 192 */
711 };
712
713 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
714 {
715         return (bytes - 1) / 8;
716 }
717
718 /*
719  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
720  * allocation
721  */
722 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
723 {
724         unsigned int index;
725
726         if (size <= 192) {
727                 if (!size)
728                         return ZERO_SIZE_PTR;
729
730                 index = size_index[size_index_elem(size)];
731         } else {
732                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
733                         return NULL;
734                 index = fls(size - 1);
735         }
736
737         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
738 }
739
740 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
741 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)    .name[KMALLOC_DMA] = "dma-kmalloc-" #sz,
742 #else
743 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)
744 #endif
745
746 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
747 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz) .name[KMALLOC_CGROUP] = "kmalloc-cg-" #sz,
748 #else
749 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz)
750 #endif
751
752 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
753 {                                                               \
754         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
755         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
756         KMALLOC_CGROUP_NAME(__short_size)                       \
757         KMALLOC_DMA_NAME(__short_size)                          \
758         .size = __size,                                         \
759 }
760
761 /*
762  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
763  * kmalloc_index() supports up to 2^25=32MB, so the final entry of the table is
764  * kmalloc-32M.
765  */
766 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
767         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
768         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
769         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
770         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
771         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
772         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
773         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
774         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
775         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
776         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
777         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
778         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
779         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
780         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
781         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
782         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
783         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
784         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
785         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
786         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
787         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
788         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M),
789         INIT_KMALLOC_INFO(4194304, 4M),
790         INIT_KMALLOC_INFO(8388608, 8M),
791         INIT_KMALLOC_INFO(16777216, 16M),
792         INIT_KMALLOC_INFO(33554432, 32M)
793 };
794
795 /*
796  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
797  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
798  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
799  *
800  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
801  * handle the index determination for the smaller caches.
802  *
803  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
804  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
805  */
806 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
807 {
808         unsigned int i;
809
810         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
811                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
812
813         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
814                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
815
816                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
817                         break;
818                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
819         }
820
821         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
822                 /*
823                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
824                  * is 64 byte.
825                  */
826                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
827                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
828
829         }
830
831         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
832                 /*
833                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
834                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
835                  * instead.
836                  */
837                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
838                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
839         }
840 }
841
842 static void __init
843 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
844 {
845         if (type == KMALLOC_RECLAIM) {
846                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
847         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_CGROUP)) {
848                 if (cgroup_memory_nokmem) {
849                         kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][idx];
850                         return;
851                 }
852                 flags |= SLAB_ACCOUNT;
853         }
854
855         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(
856                                         kmalloc_info[idx].name[type],
857                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
858                                         kmalloc_info[idx].size);
859 }
860
861 /*
862  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
863  * may already have been created because they were needed to
864  * enable allocations for slab creation.
865  */
866 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
867 {
868         int i;
869         enum kmalloc_cache_type type;
870
871         /*
872          * Including KMALLOC_CGROUP if CONFIG_MEMCG_KMEM defined
873          */
874         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
875                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
876                         if (!kmalloc_caches[type][i])
877                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
878
879                         /*
880                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
881                          * These have to be created immediately after the
882                          * earlier power of two caches
883                          */
884                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
885                                         !kmalloc_caches[type][1])
886                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
887                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
888                                         !kmalloc_caches[type][2])
889                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
890                 }
891         }
892
893         /* Kmalloc array is now usable */
894         slab_state = UP;
895
896 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
897         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
898                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
899
900                 if (s) {
901                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
902                                 kmalloc_info[i].name[KMALLOC_DMA],
903                                 kmalloc_info[i].size,
904                                 SLAB_CACHE_DMA | flags, 0,
905                                 kmalloc_info[i].size);
906                 }
907         }
908 #endif
909 }
910 #endif /* !CONFIG_SLOB */
911
912 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
913 {
914         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
915
916         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
917         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
918                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
919         dump_stack();
920
921         return flags;
922 }
923
924 /*
925  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
926  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
927  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
928  */
929 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
930 {
931         void *ret = NULL;
932         struct page *page;
933
934         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
935                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
936
937         flags |= __GFP_COMP;
938         page = alloc_pages(flags, order);
939         if (likely(page)) {
940                 ret = page_address(page);
941                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
942                                       PAGE_SIZE << order);
943         }
944         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
945         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
946         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
947         return ret;
948 }
949 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
950
951 #ifdef CONFIG_TRACING
952 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
953 {
954         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
955         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
956         return ret;
957 }
958 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
959 #endif
960
961 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
962 /* Randomize a generic freelist */
963 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
964                                unsigned int count)
965 {
966         unsigned int rand;
967         unsigned int i;
968
969         for (i = 0; i < count; i++)
970                 list[i] = i;
971
972         /* Fisher-Yates shuffle */
973         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
974                 rand = prandom_u32_state(state);
975                 rand %= (i + 1);
976                 swap(list[i], list[rand]);
977         }
978 }
979
980 /* Create a random sequence per cache */
981 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
982                                     gfp_t gfp)
983 {
984         struct rnd_state state;
985
986         if (count < 2 || cachep->random_seq)
987                 return 0;
988
989         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
990         if (!cachep->random_seq)
991                 return -ENOMEM;
992
993         /* Get best entropy at this stage of boot */
994         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
995
996         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
997         return 0;
998 }
999
1000 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1001 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1002 {
1003         kfree(cachep->random_seq);
1004         cachep->random_seq = NULL;
1005 }
1006 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1007
1008 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
1009 #ifdef CONFIG_SLAB
1010 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
1011 #else
1012 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
1013 #endif
1014
1015 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1016 {
1017         /*
1018          * Output format version, so at least we can change it
1019          * without _too_ many complaints.
1020          */
1021 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1022         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1023 #else
1024         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1025 #endif
1026         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1027         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1028         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1029 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1030         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1031         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1032 #endif
1033         seq_putc(m, '\n');
1034 }
1035
1036 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1037 {
1038         mutex_lock(&slab_mutex);
1039         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1040 }
1041
1042 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1043 {
1044         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1045 }
1046
1047 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1048 {
1049         mutex_unlock(&slab_mutex);
1050 }
1051
1052 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1053 {
1054         struct slabinfo sinfo;
1055
1056         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1057         get_slabinfo(s, &sinfo);
1058
1059         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1060                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1061                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1062
1063         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1064                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1065         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1066                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1067         slabinfo_show_stats(m, s);
1068         seq_putc(m, '\n');
1069 }
1070
1071 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1072 {
1073         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1074
1075         if (p == slab_caches.next)
1076                 print_slabinfo_header(m);
1077         cache_show(s, m);
1078         return 0;
1079 }
1080
1081 void dump_unreclaimable_slab(void)
1082 {
1083         struct kmem_cache *s;
1084         struct slabinfo sinfo;
1085
1086         /*
1087          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1088          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1089          * risk of crash.
1090          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1091          * without acquiring the mutex.
1092          */
1093         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1094                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1095                 return;
1096         }
1097
1098         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1099         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1100
1101         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1102                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1103                         continue;
1104
1105                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1106
1107                 if (sinfo.num_objs > 0)
1108                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1109                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1110                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1111         }
1112         mutex_unlock(&slab_mutex);
1113 }
1114
1115 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1116 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1117 {
1118         /*
1119          * Deprecated.
1120          * Please, take a look at tools/cgroup/slabinfo.py .
1121          */
1122         return 0;
1123 }
1124 #endif
1125
1126 /*
1127  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1128  *
1129  * Output layout:
1130  * cache-name
1131  * num-active-objs
1132  * total-objs
1133  * object size
1134  * num-active-slabs
1135  * total-slabs
1136  * num-pages-per-slab
1137  * + further values on SMP and with statistics enabled
1138  */
1139 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1140         .start = slab_start,
1141         .next = slab_next,
1142         .stop = slab_stop,
1143         .show = slab_show,
1144 };
1145
1146 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1147 {
1148         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1149 }
1150
1151 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1152         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1153         .proc_open      = slabinfo_open,
1154         .proc_read      = seq_read,
1155         .proc_write     = slabinfo_write,
1156         .proc_lseek     = seq_lseek,
1157         .proc_release   = seq_release,
1158 };
1159
1160 static int __init slab_proc_init(void)
1161 {
1162         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1163         return 0;
1164 }
1165 module_init(slab_proc_init);
1166
1167 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1168
1169 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1170                                            gfp_t flags)
1171 {
1172         void *ret;
1173         size_t ks;
1174
1175         /* Don't use instrumented ksize to allow precise KASAN poisoning. */
1176         if (likely(!ZERO_OR_NULL_PTR(p))) {
1177                 if (!kasan_check_byte(p))
1178                         return NULL;
1179                 ks = kfence_ksize(p) ?: __ksize(p);
1180         } else
1181                 ks = 0;
1182
1183         /* If the object still fits, repoison it precisely. */
1184         if (ks >= new_size) {
1185                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1186                 return (void *)p;
1187         }
1188
1189         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1190         if (ret && p) {
1191                 /* Disable KASAN checks as the object's redzone is accessed. */
1192                 kasan_disable_current();
1193                 memcpy(ret, kasan_reset_tag(p), ks);
1194                 kasan_enable_current();
1195         }
1196
1197         return ret;
1198 }
1199
1200 /**
1201  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1202  * @p: object to reallocate memory for.
1203  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1204  * @flags: the type of memory to allocate.
1205  *
1206  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1207  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1208  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1209  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1210  *
1211  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1212  */
1213 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1214 {
1215         void *ret;
1216
1217         if (unlikely(!new_size)) {
1218                 kfree(p);
1219                 return ZERO_SIZE_PTR;
1220         }
1221
1222         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1223         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1224                 kfree(p);
1225
1226         return ret;
1227 }
1228 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1229
1230 /**
1231  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1232  * @p: object to free memory of
1233  *
1234  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1235  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1236  *
1237  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1238  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1239  * careful when using this function in performance sensitive code.
1240  */
1241 void kfree_sensitive(const void *p)
1242 {
1243         size_t ks;
1244         void *mem = (void *)p;
1245
1246         ks = ksize(mem);
1247         if (ks)
1248                 memzero_explicit(mem, ks);
1249         kfree(mem);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1252
1253 /**
1254  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1255  * @objp: Pointer to the object
1256  *
1257  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1258  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1259  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1260  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1261  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1262  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1263  * must not be freed during the duration of the call.
1264  *
1265  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1266  */
1267 size_t ksize(const void *objp)
1268 {
1269         size_t size;
1270
1271         /*
1272          * We need to first check that the pointer to the object is valid, and
1273          * only then unpoison the memory. The report printed from ksize() is
1274          * more useful, then when it's printed later when the behaviour could
1275          * be undefined due to a potential use-after-free or double-free.
1276          *
1277          * We use kasan_check_byte(), which is supported for the hardware
1278          * tag-based KASAN mode, unlike kasan_check_read/write().
1279          *
1280          * If the pointed to memory is invalid, we return 0 to avoid users of
1281          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1282          *
1283          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1284          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1285          */
1286         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !kasan_check_byte(objp))
1287                 return 0;
1288
1289         size = kfence_ksize(objp) ?: __ksize(objp);
1290         /*
1291          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1292          * so we need to unpoison this area.
1293          */
1294         kasan_unpoison_range(objp, size);
1295         return size;
1296 }
1297 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1298
1299 /* Tracepoints definitions. */
1300 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1301 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1302 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1303 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1304 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1305 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1306
1307 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1308 {
1309         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1310                 return -ENOMEM;
1311         return 0;
1312 }
1313 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);