Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / slab.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Written by Mark Hemment, 1996 (markhe@nextd.demon.co.uk).
4  *
5  * (C) SGI 2006, Christoph Lameter
6  *      Cleaned up and restructured to ease the addition of alternative
7  *      implementations of SLAB allocators.
8  * (C) Linux Foundation 2008-2013
9  *      Unified interface for all slab allocators
10  */
11
12 #ifndef _LINUX_SLAB_H
13 #define _LINUX_SLAB_H
14
15 #include <linux/cache.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/overflow.h>
18 #include <linux/types.h>
19 #include <linux/workqueue.h>
20 #include <linux/percpu-refcount.h>
21 #include <linux/cleanup.h>
22 #include <linux/hash.h>
23
24 enum _slab_flag_bits {
25         _SLAB_CONSISTENCY_CHECKS,
26         _SLAB_RED_ZONE,
27         _SLAB_POISON,
28         _SLAB_KMALLOC,
29         _SLAB_HWCACHE_ALIGN,
30         _SLAB_CACHE_DMA,
31         _SLAB_CACHE_DMA32,
32         _SLAB_STORE_USER,
33         _SLAB_PANIC,
34         _SLAB_TYPESAFE_BY_RCU,
35         _SLAB_TRACE,
36 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS
37         _SLAB_DEBUG_OBJECTS,
38 #endif
39         _SLAB_NOLEAKTRACE,
40         _SLAB_NO_MERGE,
41 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
42         _SLAB_FAILSLAB,
43 #endif
44 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
45         _SLAB_ACCOUNT,
46 #endif
47 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
48         _SLAB_KASAN,
49 #endif
50         _SLAB_NO_USER_FLAGS,
51 #ifdef CONFIG_KFENCE
52         _SLAB_SKIP_KFENCE,
53 #endif
54 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
55         _SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
56 #endif
57         _SLAB_OBJECT_POISON,
58         _SLAB_CMPXCHG_DOUBLE,
59         _SLAB_FLAGS_LAST_BIT
60 };
61
62 #define __SLAB_FLAG_BIT(nr)     ((slab_flags_t __force)(1U << (nr)))
63 #define __SLAB_FLAG_UNUSED      ((slab_flags_t __force)(0U))
64
65 /*
66  * Flags to pass to kmem_cache_create().
67  * The ones marked DEBUG need CONFIG_SLUB_DEBUG enabled, otherwise are no-op
68  */
69 /* DEBUG: Perform (expensive) checks on alloc/free */
70 #define SLAB_CONSISTENCY_CHECKS __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_CONSISTENCY_CHECKS)
71 /* DEBUG: Red zone objs in a cache */
72 #define SLAB_RED_ZONE           __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_RED_ZONE)
73 /* DEBUG: Poison objects */
74 #define SLAB_POISON             __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_POISON)
75 /* Indicate a kmalloc slab */
76 #define SLAB_KMALLOC            __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_KMALLOC)
77 /* Align objs on cache lines */
78 #define SLAB_HWCACHE_ALIGN      __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_HWCACHE_ALIGN)
79 /* Use GFP_DMA memory */
80 #define SLAB_CACHE_DMA          __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_CACHE_DMA)
81 /* Use GFP_DMA32 memory */
82 #define SLAB_CACHE_DMA32        __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_CACHE_DMA32)
83 /* DEBUG: Store the last owner for bug hunting */
84 #define SLAB_STORE_USER         __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_STORE_USER)
85 /* Panic if kmem_cache_create() fails */
86 #define SLAB_PANIC              __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_PANIC)
87 /*
88  * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU - **WARNING** READ THIS!
89  *
90  * This delays freeing the SLAB page by a grace period, it does _NOT_
91  * delay object freeing. This means that if you do kmem_cache_free()
92  * that memory location is free to be reused at any time. Thus it may
93  * be possible to see another object there in the same RCU grace period.
94  *
95  * This feature only ensures the memory location backing the object
96  * stays valid, the trick to using this is relying on an independent
97  * object validation pass. Something like:
98  *
99  * begin:
100  *  rcu_read_lock();
101  *  obj = lockless_lookup(key);
102  *  if (obj) {
103  *    if (!try_get_ref(obj)) // might fail for free objects
104  *      rcu_read_unlock();
105  *      goto begin;
106  *
107  *    if (obj->key != key) { // not the object we expected
108  *      put_ref(obj);
109  *      rcu_read_unlock();
110  *      goto begin;
111  *    }
112  *  }
113  *  rcu_read_unlock();
114  *
115  * This is useful if we need to approach a kernel structure obliquely,
116  * from its address obtained without the usual locking. We can lock
117  * the structure to stabilize it and check it's still at the given address,
118  * only if we can be sure that the memory has not been meanwhile reused
119  * for some other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
120  *
121  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
122  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
123  *
124  * Note that it is not possible to acquire a lock within a structure
125  * allocated with SLAB_TYPESAFE_BY_RCU without first acquiring a reference
126  * as described above.  The reason is that SLAB_TYPESAFE_BY_RCU pages
127  * are not zeroed before being given to the slab, which means that any
128  * locks must be initialized after each and every kmem_struct_alloc().
129  * Alternatively, make the ctor passed to kmem_cache_create() initialize
130  * the locks at page-allocation time, as is done in __i915_request_ctor(),
131  * sighand_ctor(), and anon_vma_ctor().  Such a ctor permits readers
132  * to safely acquire those ctor-initialized locks under rcu_read_lock()
133  * protection.
134  *
135  * Note that SLAB_TYPESAFE_BY_RCU was originally named SLAB_DESTROY_BY_RCU.
136  */
137 /* Defer freeing slabs to RCU */
138 #define SLAB_TYPESAFE_BY_RCU    __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
139 /* Trace allocations and frees */
140 #define SLAB_TRACE              __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_TRACE)
141
142 /* Flag to prevent checks on free */
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS
144 # define SLAB_DEBUG_OBJECTS     __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_DEBUG_OBJECTS)
145 #else
146 # define SLAB_DEBUG_OBJECTS     __SLAB_FLAG_UNUSED
147 #endif
148
149 /* Avoid kmemleak tracing */
150 #define SLAB_NOLEAKTRACE        __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_NOLEAKTRACE)
151
152 /*
153  * Prevent merging with compatible kmem caches. This flag should be used
154  * cautiously. Valid use cases:
155  *
156  * - caches created for self-tests (e.g. kunit)
157  * - general caches created and used by a subsystem, only when a
158  *   (subsystem-specific) debug option is enabled
159  * - performance critical caches, should be very rare and consulted with slab
160  *   maintainers, and not used together with CONFIG_SLUB_TINY
161  */
162 #define SLAB_NO_MERGE           __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_NO_MERGE)
163
164 /* Fault injection mark */
165 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
166 # define SLAB_FAILSLAB          __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_FAILSLAB)
167 #else
168 # define SLAB_FAILSLAB          __SLAB_FLAG_UNUSED
169 #endif
170 /* Account to memcg */
171 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
172 # define SLAB_ACCOUNT           __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_ACCOUNT)
173 #else
174 # define SLAB_ACCOUNT           __SLAB_FLAG_UNUSED
175 #endif
176
177 #ifdef CONFIG_KASAN_GENERIC
178 #define SLAB_KASAN              __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_KASAN)
179 #else
180 #define SLAB_KASAN              __SLAB_FLAG_UNUSED
181 #endif
182
183 /*
184  * Ignore user specified debugging flags.
185  * Intended for caches created for self-tests so they have only flags
186  * specified in the code and other flags are ignored.
187  */
188 #define SLAB_NO_USER_FLAGS      __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_NO_USER_FLAGS)
189
190 #ifdef CONFIG_KFENCE
191 #define SLAB_SKIP_KFENCE        __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_SKIP_KFENCE)
192 #else
193 #define SLAB_SKIP_KFENCE        __SLAB_FLAG_UNUSED
194 #endif
195
196 /* The following flags affect the page allocator grouping pages by mobility */
197 /* Objects are reclaimable */
198 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
199 #define SLAB_RECLAIM_ACCOUNT    __SLAB_FLAG_BIT(_SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
200 #else
201 #define SLAB_RECLAIM_ACCOUNT    __SLAB_FLAG_UNUSED
202 #endif
203 #define SLAB_TEMPORARY          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT    /* Objects are short-lived */
204
205 /*
206  * ZERO_SIZE_PTR will be returned for zero sized kmalloc requests.
207  *
208  * Dereferencing ZERO_SIZE_PTR will lead to a distinct access fault.
209  *
210  * ZERO_SIZE_PTR can be passed to kfree though in the same way that NULL can.
211  * Both make kfree a no-op.
212  */
213 #define ZERO_SIZE_PTR ((void *)16)
214
215 #define ZERO_OR_NULL_PTR(x) ((unsigned long)(x) <= \
216                                 (unsigned long)ZERO_SIZE_PTR)
217
218 #include <linux/kasan.h>
219
220 struct list_lru;
221 struct mem_cgroup;
222 /*
223  * struct kmem_cache related prototypes
224  */
225 bool slab_is_available(void);
226
227 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size,
228                         unsigned int align, slab_flags_t flags,
229                         void (*ctor)(void *));
230 struct kmem_cache *kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
231                         unsigned int size, unsigned int align,
232                         slab_flags_t flags,
233                         unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
234                         void (*ctor)(void *));
235 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s);
236 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s);
237
238 /*
239  * Please use this macro to create slab caches. Simply specify the
240  * name of the structure and maybe some flags that are listed above.
241  *
242  * The alignment of the struct determines object alignment. If you
243  * f.e. add ____cacheline_aligned_in_smp to the struct declaration
244  * then the objects will be properly aligned in SMP configurations.
245  */
246 #define KMEM_CACHE(__struct, __flags)                                   \
247                 kmem_cache_create(#__struct, sizeof(struct __struct),   \
248                         __alignof__(struct __struct), (__flags), NULL)
249
250 /*
251  * To whitelist a single field for copying to/from usercopy, use this
252  * macro instead for KMEM_CACHE() above.
253  */
254 #define KMEM_CACHE_USERCOPY(__struct, __flags, __field)                 \
255                 kmem_cache_create_usercopy(#__struct,                   \
256                         sizeof(struct __struct),                        \
257                         __alignof__(struct __struct), (__flags),        \
258                         offsetof(struct __struct, __field),             \
259                         sizeof_field(struct __struct, __field), NULL)
260
261 /*
262  * Common kmalloc functions provided by all allocators
263  */
264 void * __must_check krealloc(const void *objp, size_t new_size, gfp_t flags) __realloc_size(2);
265 void kfree(const void *objp);
266 void kfree_sensitive(const void *objp);
267 size_t __ksize(const void *objp);
268
269 DEFINE_FREE(kfree, void *, if (_T) kfree(_T))
270
271 /**
272  * ksize - Report actual allocation size of associated object
273  *
274  * @objp: Pointer returned from a prior kmalloc()-family allocation.
275  *
276  * This should not be used for writing beyond the originally requested
277  * allocation size. Either use krealloc() or round up the allocation size
278  * with kmalloc_size_roundup() prior to allocation. If this is used to
279  * access beyond the originally requested allocation size, UBSAN_BOUNDS
280  * and/or FORTIFY_SOURCE may trip, since they only know about the
281  * originally allocated size via the __alloc_size attribute.
282  */
283 size_t ksize(const void *objp);
284
285 #ifdef CONFIG_PRINTK
286 bool kmem_dump_obj(void *object);
287 #else
288 static inline bool kmem_dump_obj(void *object) { return false; }
289 #endif
290
291 /*
292  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
293  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
294  * Setting ARCH_DMA_MINALIGN in arch headers allows that.
295  */
296 #ifdef ARCH_HAS_DMA_MINALIGN
297 #if ARCH_DMA_MINALIGN > 8 && !defined(ARCH_KMALLOC_MINALIGN)
298 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN ARCH_DMA_MINALIGN
299 #endif
300 #endif
301
302 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
303 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
304 #elif ARCH_KMALLOC_MINALIGN > 8
305 #define KMALLOC_MIN_SIZE ARCH_KMALLOC_MINALIGN
306 #define KMALLOC_SHIFT_LOW ilog2(KMALLOC_MIN_SIZE)
307 #endif
308
309 /*
310  * Setting ARCH_SLAB_MINALIGN in arch headers allows a different alignment.
311  * Intended for arches that get misalignment faults even for 64 bit integer
312  * aligned buffers.
313  */
314 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
315 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
316 #endif
317
318 /*
319  * Arches can define this function if they want to decide the minimum slab
320  * alignment at runtime. The value returned by the function must be a power
321  * of two and >= ARCH_SLAB_MINALIGN.
322  */
323 #ifndef arch_slab_minalign
324 static inline unsigned int arch_slab_minalign(void)
325 {
326         return ARCH_SLAB_MINALIGN;
327 }
328 #endif
329
330 /*
331  * kmem_cache_alloc and friends return pointers aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN.
332  * kmalloc and friends return pointers aligned to both ARCH_KMALLOC_MINALIGN
333  * and ARCH_SLAB_MINALIGN, but here we only assume the former alignment.
334  */
335 #define __assume_kmalloc_alignment __assume_aligned(ARCH_KMALLOC_MINALIGN)
336 #define __assume_slab_alignment __assume_aligned(ARCH_SLAB_MINALIGN)
337 #define __assume_page_alignment __assume_aligned(PAGE_SIZE)
338
339 /*
340  * Kmalloc array related definitions
341  */
342
343 /*
344  * SLUB directly allocates requests fitting in to an order-1 page
345  * (PAGE_SIZE*2).  Larger requests are passed to the page allocator.
346  */
347 #define KMALLOC_SHIFT_HIGH      (PAGE_SHIFT + 1)
348 #define KMALLOC_SHIFT_MAX       (MAX_PAGE_ORDER + PAGE_SHIFT)
349 #ifndef KMALLOC_SHIFT_LOW
350 #define KMALLOC_SHIFT_LOW       3
351 #endif
352
353 /* Maximum allocatable size */
354 #define KMALLOC_MAX_SIZE        (1UL << KMALLOC_SHIFT_MAX)
355 /* Maximum size for which we actually use a slab cache */
356 #define KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE  (1UL << KMALLOC_SHIFT_HIGH)
357 /* Maximum order allocatable via the slab allocator */
358 #define KMALLOC_MAX_ORDER       (KMALLOC_SHIFT_MAX - PAGE_SHIFT)
359
360 /*
361  * Kmalloc subsystem.
362  */
363 #ifndef KMALLOC_MIN_SIZE
364 #define KMALLOC_MIN_SIZE (1 << KMALLOC_SHIFT_LOW)
365 #endif
366
367 /*
368  * This restriction comes from byte sized index implementation.
369  * Page size is normally 2^12 bytes and, in this case, if we want to use
370  * byte sized index which can represent 2^8 entries, the size of the object
371  * should be equal or greater to 2^12 / 2^8 = 2^4 = 16.
372  * If minimum size of kmalloc is less than 16, we use it as minimum object
373  * size and give up to use byte sized index.
374  */
375 #define SLAB_OBJ_MIN_SIZE      (KMALLOC_MIN_SIZE < 16 ? \
376                                (KMALLOC_MIN_SIZE) : 16)
377
378 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
379 #define RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR        15 // # of cache copies
380 #else
381 #define RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR        0
382 #endif
383
384 /*
385  * Whenever changing this, take care of that kmalloc_type() and
386  * create_kmalloc_caches() still work as intended.
387  *
388  * KMALLOC_NORMAL can contain only unaccounted objects whereas KMALLOC_CGROUP
389  * is for accounted but unreclaimable and non-dma objects. All the other
390  * kmem caches can have both accounted and unaccounted objects.
391  */
392 enum kmalloc_cache_type {
393         KMALLOC_NORMAL = 0,
394 #ifndef CONFIG_ZONE_DMA
395         KMALLOC_DMA = KMALLOC_NORMAL,
396 #endif
397 #ifndef CONFIG_MEMCG_KMEM
398         KMALLOC_CGROUP = KMALLOC_NORMAL,
399 #endif
400         KMALLOC_RANDOM_START = KMALLOC_NORMAL,
401         KMALLOC_RANDOM_END = KMALLOC_RANDOM_START + RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR,
402 #ifdef CONFIG_SLUB_TINY
403         KMALLOC_RECLAIM = KMALLOC_NORMAL,
404 #else
405         KMALLOC_RECLAIM,
406 #endif
407 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
408         KMALLOC_DMA,
409 #endif
410 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
411         KMALLOC_CGROUP,
412 #endif
413         NR_KMALLOC_TYPES
414 };
415
416 extern struct kmem_cache *
417 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
418
419 /*
420  * Define gfp bits that should not be set for KMALLOC_NORMAL.
421  */
422 #define KMALLOC_NOT_NORMAL_BITS                                 \
423         (__GFP_RECLAIMABLE |                                    \
424         (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA)   ? __GFP_DMA : 0) |       \
425         (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) ? __GFP_ACCOUNT : 0))
426
427 extern unsigned long random_kmalloc_seed;
428
429 static __always_inline enum kmalloc_cache_type kmalloc_type(gfp_t flags, unsigned long caller)
430 {
431         /*
432          * The most common case is KMALLOC_NORMAL, so test for it
433          * with a single branch for all the relevant flags.
434          */
435         if (likely((flags & KMALLOC_NOT_NORMAL_BITS) == 0))
436 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
437                 /* RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR (=15) copies + the KMALLOC_NORMAL */
438                 return KMALLOC_RANDOM_START + hash_64(caller ^ random_kmalloc_seed,
439                                                       ilog2(RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR + 1));
440 #else
441                 return KMALLOC_NORMAL;
442 #endif
443
444         /*
445          * At least one of the flags has to be set. Their priorities in
446          * decreasing order are:
447          *  1) __GFP_DMA
448          *  2) __GFP_RECLAIMABLE
449          *  3) __GFP_ACCOUNT
450          */
451         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && (flags & __GFP_DMA))
452                 return KMALLOC_DMA;
453         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) || (flags & __GFP_RECLAIMABLE))
454                 return KMALLOC_RECLAIM;
455         else
456                 return KMALLOC_CGROUP;
457 }
458
459 /*
460  * Figure out which kmalloc slab an allocation of a certain size
461  * belongs to.
462  * 0 = zero alloc
463  * 1 =  65 .. 96 bytes
464  * 2 = 129 .. 192 bytes
465  * n = 2^(n-1)+1 .. 2^n
466  *
467  * Note: __kmalloc_index() is compile-time optimized, and not runtime optimized;
468  * typical usage is via kmalloc_index() and therefore evaluated at compile-time.
469  * Callers where !size_is_constant should only be test modules, where runtime
470  * overheads of __kmalloc_index() can be tolerated.  Also see kmalloc_slab().
471  */
472 static __always_inline unsigned int __kmalloc_index(size_t size,
473                                                     bool size_is_constant)
474 {
475         if (!size)
476                 return 0;
477
478         if (size <= KMALLOC_MIN_SIZE)
479                 return KMALLOC_SHIFT_LOW;
480
481         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && size > 64 && size <= 96)
482                 return 1;
483         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && size > 128 && size <= 192)
484                 return 2;
485         if (size <=          8) return 3;
486         if (size <=         16) return 4;
487         if (size <=         32) return 5;
488         if (size <=         64) return 6;
489         if (size <=        128) return 7;
490         if (size <=        256) return 8;
491         if (size <=        512) return 9;
492         if (size <=       1024) return 10;
493         if (size <=   2 * 1024) return 11;
494         if (size <=   4 * 1024) return 12;
495         if (size <=   8 * 1024) return 13;
496         if (size <=  16 * 1024) return 14;
497         if (size <=  32 * 1024) return 15;
498         if (size <=  64 * 1024) return 16;
499         if (size <= 128 * 1024) return 17;
500         if (size <= 256 * 1024) return 18;
501         if (size <= 512 * 1024) return 19;
502         if (size <= 1024 * 1024) return 20;
503         if (size <=  2 * 1024 * 1024) return 21;
504
505         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PROFILE_ALL_BRANCHES) && size_is_constant)
506                 BUILD_BUG_ON_MSG(1, "unexpected size in kmalloc_index()");
507         else
508                 BUG();
509
510         /* Will never be reached. Needed because the compiler may complain */
511         return -1;
512 }
513 static_assert(PAGE_SHIFT <= 20);
514 #define kmalloc_index(s) __kmalloc_index(s, true)
515
516 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags) __assume_kmalloc_alignment __alloc_size(1);
517
518 /**
519  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
520  * @cachep: The cache to allocate from.
521  * @flags: See kmalloc().
522  *
523  * Allocate an object from this cache.
524  * See kmem_cache_zalloc() for a shortcut of adding __GFP_ZERO to flags.
525  *
526  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
527  */
528 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags) __assume_slab_alignment __malloc;
529 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *s, struct list_lru *lru,
530                            gfp_t gfpflags) __assume_slab_alignment __malloc;
531 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *objp);
532
533 /*
534  * Bulk allocation and freeing operations. These are accelerated in an
535  * allocator specific way to avoid taking locks repeatedly or building
536  * metadata structures unnecessarily.
537  *
538  * Note that interrupts must be enabled when calling these functions.
539  */
540 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t size, void **p);
541 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size, void **p);
542
543 static __always_inline void kfree_bulk(size_t size, void **p)
544 {
545         kmem_cache_free_bulk(NULL, size, p);
546 }
547
548 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node) __assume_kmalloc_alignment
549                                                          __alloc_size(1);
550 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node) __assume_slab_alignment
551                                                                          __malloc;
552
553 void *kmalloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size)
554                     __assume_kmalloc_alignment __alloc_size(3);
555
556 void *kmalloc_node_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
557                          int node, size_t size) __assume_kmalloc_alignment
558                                                 __alloc_size(4);
559 void *kmalloc_large(size_t size, gfp_t flags) __assume_page_alignment
560                                               __alloc_size(1);
561
562 void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node) __assume_page_alignment
563                                                              __alloc_size(1);
564
565 /**
566  * kmalloc - allocate kernel memory
567  * @size: how many bytes of memory are required.
568  * @flags: describe the allocation context
569  *
570  * kmalloc is the normal method of allocating memory
571  * for objects smaller than page size in the kernel.
572  *
573  * The allocated object address is aligned to at least ARCH_KMALLOC_MINALIGN
574  * bytes. For @size of power of two bytes, the alignment is also guaranteed
575  * to be at least to the size.
576  *
577  * The @flags argument may be one of the GFP flags defined at
578  * include/linux/gfp_types.h and described at
579  * :ref:`Documentation/core-api/mm-api.rst <mm-api-gfp-flags>`
580  *
581  * The recommended usage of the @flags is described at
582  * :ref:`Documentation/core-api/memory-allocation.rst <memory_allocation>`
583  *
584  * Below is a brief outline of the most useful GFP flags
585  *
586  * %GFP_KERNEL
587  *      Allocate normal kernel ram. May sleep.
588  *
589  * %GFP_NOWAIT
590  *      Allocation will not sleep.
591  *
592  * %GFP_ATOMIC
593  *      Allocation will not sleep.  May use emergency pools.
594  *
595  * Also it is possible to set different flags by OR'ing
596  * in one or more of the following additional @flags:
597  *
598  * %__GFP_ZERO
599  *      Zero the allocated memory before returning. Also see kzalloc().
600  *
601  * %__GFP_HIGH
602  *      This allocation has high priority and may use emergency pools.
603  *
604  * %__GFP_NOFAIL
605  *      Indicate that this allocation is in no way allowed to fail
606  *      (think twice before using).
607  *
608  * %__GFP_NORETRY
609  *      If memory is not immediately available,
610  *      then give up at once.
611  *
612  * %__GFP_NOWARN
613  *      If allocation fails, don't issue any warnings.
614  *
615  * %__GFP_RETRY_MAYFAIL
616  *      Try really hard to succeed the allocation but fail
617  *      eventually.
618  */
619 static __always_inline __alloc_size(1) void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
620 {
621         if (__builtin_constant_p(size) && size) {
622                 unsigned int index;
623
624                 if (size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)
625                         return kmalloc_large(size, flags);
626
627                 index = kmalloc_index(size);
628                 return kmalloc_trace(
629                                 kmalloc_caches[kmalloc_type(flags, _RET_IP_)][index],
630                                 flags, size);
631         }
632         return __kmalloc(size, flags);
633 }
634
635 static __always_inline __alloc_size(1) void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
636 {
637         if (__builtin_constant_p(size) && size) {
638                 unsigned int index;
639
640                 if (size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)
641                         return kmalloc_large_node(size, flags, node);
642
643                 index = kmalloc_index(size);
644                 return kmalloc_node_trace(
645                                 kmalloc_caches[kmalloc_type(flags, _RET_IP_)][index],
646                                 flags, node, size);
647         }
648         return __kmalloc_node(size, flags, node);
649 }
650
651 /**
652  * kmalloc_array - allocate memory for an array.
653  * @n: number of elements.
654  * @size: element size.
655  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
656  */
657 static inline __alloc_size(1, 2) void *kmalloc_array(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
658 {
659         size_t bytes;
660
661         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
662                 return NULL;
663         if (__builtin_constant_p(n) && __builtin_constant_p(size))
664                 return kmalloc(bytes, flags);
665         return __kmalloc(bytes, flags);
666 }
667
668 /**
669  * krealloc_array - reallocate memory for an array.
670  * @p: pointer to the memory chunk to reallocate
671  * @new_n: new number of elements to alloc
672  * @new_size: new size of a single member of the array
673  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc)
674  */
675 static inline __realloc_size(2, 3) void * __must_check krealloc_array(void *p,
676                                                                       size_t new_n,
677                                                                       size_t new_size,
678                                                                       gfp_t flags)
679 {
680         size_t bytes;
681
682         if (unlikely(check_mul_overflow(new_n, new_size, &bytes)))
683                 return NULL;
684
685         return krealloc(p, bytes, flags);
686 }
687
688 /**
689  * kcalloc - allocate memory for an array. The memory is set to zero.
690  * @n: number of elements.
691  * @size: element size.
692  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
693  */
694 static inline __alloc_size(1, 2) void *kcalloc(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
695 {
696         return kmalloc_array(n, size, flags | __GFP_ZERO);
697 }
698
699 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags, int node,
700                                   unsigned long caller) __alloc_size(1);
701 #define kmalloc_node_track_caller(size, flags, node) \
702         __kmalloc_node_track_caller(size, flags, node, \
703                                     _RET_IP_)
704
705 /*
706  * kmalloc_track_caller is a special version of kmalloc that records the
707  * calling function of the routine calling it for slab leak tracking instead
708  * of just the calling function (confusing, eh?).
709  * It's useful when the call to kmalloc comes from a widely-used standard
710  * allocator where we care about the real place the memory allocation
711  * request comes from.
712  */
713 #define kmalloc_track_caller(size, flags) \
714         __kmalloc_node_track_caller(size, flags, \
715                                     NUMA_NO_NODE, _RET_IP_)
716
717 static inline __alloc_size(1, 2) void *kmalloc_array_node(size_t n, size_t size, gfp_t flags,
718                                                           int node)
719 {
720         size_t bytes;
721
722         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
723                 return NULL;
724         if (__builtin_constant_p(n) && __builtin_constant_p(size))
725                 return kmalloc_node(bytes, flags, node);
726         return __kmalloc_node(bytes, flags, node);
727 }
728
729 static inline __alloc_size(1, 2) void *kcalloc_node(size_t n, size_t size, gfp_t flags, int node)
730 {
731         return kmalloc_array_node(n, size, flags | __GFP_ZERO, node);
732 }
733
734 /*
735  * Shortcuts
736  */
737 static inline void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *k, gfp_t flags)
738 {
739         return kmem_cache_alloc(k, flags | __GFP_ZERO);
740 }
741
742 /**
743  * kzalloc - allocate memory. The memory is set to zero.
744  * @size: how many bytes of memory are required.
745  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
746  */
747 static inline __alloc_size(1) void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)
748 {
749         return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);
750 }
751
752 /**
753  * kzalloc_node - allocate zeroed memory from a particular memory node.
754  * @size: how many bytes of memory are required.
755  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
756  * @node: memory node from which to allocate
757  */
758 static inline __alloc_size(1) void *kzalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
759 {
760         return kmalloc_node(size, flags | __GFP_ZERO, node);
761 }
762
763 extern void *kvmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node) __alloc_size(1);
764 static inline __alloc_size(1) void *kvmalloc(size_t size, gfp_t flags)
765 {
766         return kvmalloc_node(size, flags, NUMA_NO_NODE);
767 }
768 static inline __alloc_size(1) void *kvzalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
769 {
770         return kvmalloc_node(size, flags | __GFP_ZERO, node);
771 }
772 static inline __alloc_size(1) void *kvzalloc(size_t size, gfp_t flags)
773 {
774         return kvmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);
775 }
776
777 static inline __alloc_size(1, 2) void *kvmalloc_array(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
778 {
779         size_t bytes;
780
781         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
782                 return NULL;
783
784         return kvmalloc(bytes, flags);
785 }
786
787 static inline __alloc_size(1, 2) void *kvcalloc(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
788 {
789         return kvmalloc_array(n, size, flags | __GFP_ZERO);
790 }
791
792 extern void *kvrealloc(const void *p, size_t oldsize, size_t newsize, gfp_t flags)
793                       __realloc_size(3);
794 extern void kvfree(const void *addr);
795 DEFINE_FREE(kvfree, void *, if (_T) kvfree(_T))
796
797 extern void kvfree_sensitive(const void *addr, size_t len);
798
799 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s);
800
801 /**
802  * kmalloc_size_roundup - Report allocation bucket size for the given size
803  *
804  * @size: Number of bytes to round up from.
805  *
806  * This returns the number of bytes that would be available in a kmalloc()
807  * allocation of @size bytes. For example, a 126 byte request would be
808  * rounded up to the next sized kmalloc bucket, 128 bytes. (This is strictly
809  * for the general-purpose kmalloc()-based allocations, and is not for the
810  * pre-sized kmem_cache_alloc()-based allocations.)
811  *
812  * Use this to kmalloc() the full bucket size ahead of time instead of using
813  * ksize() to query the size after an allocation.
814  */
815 size_t kmalloc_size_roundup(size_t size);
816
817 void __init kmem_cache_init_late(void);
818
819 #endif  /* _LINUX_SLAB_H */