Merge tag 'acpi-5.15-rc1-3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / kmemleak.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/kmemleak.c
4  *
5  * Copyright (C) 2008 ARM Limited
6  * Written by Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
7  *
8  * For more information on the algorithm and kmemleak usage, please see
9  * Documentation/dev-tools/kmemleak.rst.
10  *
11  * Notes on locking
12  * ----------------
13  *
14  * The following locks and mutexes are used by kmemleak:
15  *
16  * - kmemleak_lock (raw_spinlock_t): protects the object_list modifications and
17  *   accesses to the object_tree_root. The object_list is the main list
18  *   holding the metadata (struct kmemleak_object) for the allocated memory
19  *   blocks. The object_tree_root is a red black tree used to look-up
20  *   metadata based on a pointer to the corresponding memory block.  The
21  *   kmemleak_object structures are added to the object_list and
22  *   object_tree_root in the create_object() function called from the
23  *   kmemleak_alloc() callback and removed in delete_object() called from the
24  *   kmemleak_free() callback
25  * - kmemleak_object.lock (raw_spinlock_t): protects a kmemleak_object.
26  *   Accesses to the metadata (e.g. count) are protected by this lock. Note
27  *   that some members of this structure may be protected by other means
28  *   (atomic or kmemleak_lock). This lock is also held when scanning the
29  *   corresponding memory block to avoid the kernel freeing it via the
30  *   kmemleak_free() callback. This is less heavyweight than holding a global
31  *   lock like kmemleak_lock during scanning.
32  * - scan_mutex (mutex): ensures that only one thread may scan the memory for
33  *   unreferenced objects at a time. The gray_list contains the objects which
34  *   are already referenced or marked as false positives and need to be
35  *   scanned. This list is only modified during a scanning episode when the
36  *   scan_mutex is held. At the end of a scan, the gray_list is always empty.
37  *   Note that the kmemleak_object.use_count is incremented when an object is
38  *   added to the gray_list and therefore cannot be freed. This mutex also
39  *   prevents multiple users of the "kmemleak" debugfs file together with
40  *   modifications to the memory scanning parameters including the scan_thread
41  *   pointer
42  *
43  * Locks and mutexes are acquired/nested in the following order:
44  *
45  *   scan_mutex [-> object->lock] -> kmemleak_lock -> other_object->lock (SINGLE_DEPTH_NESTING)
46  *
47  * No kmemleak_lock and object->lock nesting is allowed outside scan_mutex
48  * regions.
49  *
50  * The kmemleak_object structures have a use_count incremented or decremented
51  * using the get_object()/put_object() functions. When the use_count becomes
52  * 0, this count can no longer be incremented and put_object() schedules the
53  * kmemleak_object freeing via an RCU callback. All calls to the get_object()
54  * function must be protected by rcu_read_lock() to avoid accessing a freed
55  * structure.
56  */
57
58 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
59
60 #include <linux/init.h>
61 #include <linux/kernel.h>
62 #include <linux/list.h>
63 #include <linux/sched/signal.h>
64 #include <linux/sched/task.h>
65 #include <linux/sched/task_stack.h>
66 #include <linux/jiffies.h>
67 #include <linux/delay.h>
68 #include <linux/export.h>
69 #include <linux/kthread.h>
70 #include <linux/rbtree.h>
71 #include <linux/fs.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/seq_file.h>
74 #include <linux/cpumask.h>
75 #include <linux/spinlock.h>
76 #include <linux/module.h>
77 #include <linux/mutex.h>
78 #include <linux/rcupdate.h>
79 #include <linux/stacktrace.h>
80 #include <linux/cache.h>
81 #include <linux/percpu.h>
82 #include <linux/memblock.h>
83 #include <linux/pfn.h>
84 #include <linux/mmzone.h>
85 #include <linux/slab.h>
86 #include <linux/thread_info.h>
87 #include <linux/err.h>
88 #include <linux/uaccess.h>
89 #include <linux/string.h>
90 #include <linux/nodemask.h>
91 #include <linux/mm.h>
92 #include <linux/workqueue.h>
93 #include <linux/crc32.h>
94
95 #include <asm/sections.h>
96 #include <asm/processor.h>
97 #include <linux/atomic.h>
98
99 #include <linux/kasan.h>
100 #include <linux/kfence.h>
101 #include <linux/kmemleak.h>
102 #include <linux/memory_hotplug.h>
103
104 /*
105  * Kmemleak configuration and common defines.
106  */
107 #define MAX_TRACE               16      /* stack trace length */
108 #define MSECS_MIN_AGE           5000    /* minimum object age for reporting */
109 #define SECS_FIRST_SCAN         60      /* delay before the first scan */
110 #define SECS_SCAN_WAIT          600     /* subsequent auto scanning delay */
111 #define MAX_SCAN_SIZE           4096    /* maximum size of a scanned block */
112
113 #define BYTES_PER_POINTER       sizeof(void *)
114
115 /* GFP bitmask for kmemleak internal allocations */
116 #define gfp_kmemleak_mask(gfp)  (((gfp) & (GFP_KERNEL | GFP_ATOMIC | \
117                                            __GFP_NOLOCKDEP)) | \
118                                  __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | \
119                                  __GFP_NOWARN)
120
121 /* scanning area inside a memory block */
122 struct kmemleak_scan_area {
123         struct hlist_node node;
124         unsigned long start;
125         size_t size;
126 };
127
128 #define KMEMLEAK_GREY   0
129 #define KMEMLEAK_BLACK  -1
130
131 /*
132  * Structure holding the metadata for each allocated memory block.
133  * Modifications to such objects should be made while holding the
134  * object->lock. Insertions or deletions from object_list, gray_list or
135  * rb_node are already protected by the corresponding locks or mutex (see
136  * the notes on locking above). These objects are reference-counted
137  * (use_count) and freed using the RCU mechanism.
138  */
139 struct kmemleak_object {
140         raw_spinlock_t lock;
141         unsigned int flags;             /* object status flags */
142         struct list_head object_list;
143         struct list_head gray_list;
144         struct rb_node rb_node;
145         struct rcu_head rcu;            /* object_list lockless traversal */
146         /* object usage count; object freed when use_count == 0 */
147         atomic_t use_count;
148         unsigned long pointer;
149         size_t size;
150         /* pass surplus references to this pointer */
151         unsigned long excess_ref;
152         /* minimum number of a pointers found before it is considered leak */
153         int min_count;
154         /* the total number of pointers found pointing to this object */
155         int count;
156         /* checksum for detecting modified objects */
157         u32 checksum;
158         /* memory ranges to be scanned inside an object (empty for all) */
159         struct hlist_head area_list;
160         unsigned long trace[MAX_TRACE];
161         unsigned int trace_len;
162         unsigned long jiffies;          /* creation timestamp */
163         pid_t pid;                      /* pid of the current task */
164         char comm[TASK_COMM_LEN];       /* executable name */
165 };
166
167 /* flag representing the memory block allocation status */
168 #define OBJECT_ALLOCATED        (1 << 0)
169 /* flag set after the first reporting of an unreference object */
170 #define OBJECT_REPORTED         (1 << 1)
171 /* flag set to not scan the object */
172 #define OBJECT_NO_SCAN          (1 << 2)
173 /* flag set to fully scan the object when scan_area allocation failed */
174 #define OBJECT_FULL_SCAN        (1 << 3)
175
176 #define HEX_PREFIX              "    "
177 /* number of bytes to print per line; must be 16 or 32 */
178 #define HEX_ROW_SIZE            16
179 /* number of bytes to print at a time (1, 2, 4, 8) */
180 #define HEX_GROUP_SIZE          1
181 /* include ASCII after the hex output */
182 #define HEX_ASCII               1
183 /* max number of lines to be printed */
184 #define HEX_MAX_LINES           2
185
186 /* the list of all allocated objects */
187 static LIST_HEAD(object_list);
188 /* the list of gray-colored objects (see color_gray comment below) */
189 static LIST_HEAD(gray_list);
190 /* memory pool allocation */
191 static struct kmemleak_object mem_pool[CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE];
192 static int mem_pool_free_count = ARRAY_SIZE(mem_pool);
193 static LIST_HEAD(mem_pool_free_list);
194 /* search tree for object boundaries */
195 static struct rb_root object_tree_root = RB_ROOT;
196 /* protecting the access to object_list and object_tree_root */
197 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(kmemleak_lock);
198
199 /* allocation caches for kmemleak internal data */
200 static struct kmem_cache *object_cache;
201 static struct kmem_cache *scan_area_cache;
202
203 /* set if tracing memory operations is enabled */
204 static int kmemleak_enabled = 1;
205 /* same as above but only for the kmemleak_free() callback */
206 static int kmemleak_free_enabled = 1;
207 /* set in the late_initcall if there were no errors */
208 static int kmemleak_initialized;
209 /* set if a kmemleak warning was issued */
210 static int kmemleak_warning;
211 /* set if a fatal kmemleak error has occurred */
212 static int kmemleak_error;
213
214 /* minimum and maximum address that may be valid pointers */
215 static unsigned long min_addr = ULONG_MAX;
216 static unsigned long max_addr;
217
218 static struct task_struct *scan_thread;
219 /* used to avoid reporting of recently allocated objects */
220 static unsigned long jiffies_min_age;
221 static unsigned long jiffies_last_scan;
222 /* delay between automatic memory scannings */
223 static unsigned long jiffies_scan_wait;
224 /* enables or disables the task stacks scanning */
225 static int kmemleak_stack_scan = 1;
226 /* protects the memory scanning, parameters and debug/kmemleak file access */
227 static DEFINE_MUTEX(scan_mutex);
228 /* setting kmemleak=on, will set this var, skipping the disable */
229 static int kmemleak_skip_disable;
230 /* If there are leaks that can be reported */
231 static bool kmemleak_found_leaks;
232
233 static bool kmemleak_verbose;
234 module_param_named(verbose, kmemleak_verbose, bool, 0600);
235
236 static void kmemleak_disable(void);
237
238 /*
239  * Print a warning and dump the stack trace.
240  */
241 #define kmemleak_warn(x...)     do {            \
242         pr_warn(x);                             \
243         dump_stack();                           \
244         kmemleak_warning = 1;                   \
245 } while (0)
246
247 /*
248  * Macro invoked when a serious kmemleak condition occurred and cannot be
249  * recovered from. Kmemleak will be disabled and further allocation/freeing
250  * tracing no longer available.
251  */
252 #define kmemleak_stop(x...)     do {    \
253         kmemleak_warn(x);               \
254         kmemleak_disable();             \
255 } while (0)
256
257 #define warn_or_seq_printf(seq, fmt, ...)       do {    \
258         if (seq)                                        \
259                 seq_printf(seq, fmt, ##__VA_ARGS__);    \
260         else                                            \
261                 pr_warn(fmt, ##__VA_ARGS__);            \
262 } while (0)
263
264 static void warn_or_seq_hex_dump(struct seq_file *seq, int prefix_type,
265                                  int rowsize, int groupsize, const void *buf,
266                                  size_t len, bool ascii)
267 {
268         if (seq)
269                 seq_hex_dump(seq, HEX_PREFIX, prefix_type, rowsize, groupsize,
270                              buf, len, ascii);
271         else
272                 print_hex_dump(KERN_WARNING, pr_fmt(HEX_PREFIX), prefix_type,
273                                rowsize, groupsize, buf, len, ascii);
274 }
275
276 /*
277  * Printing of the objects hex dump to the seq file. The number of lines to be
278  * printed is limited to HEX_MAX_LINES to prevent seq file spamming. The
279  * actual number of printed bytes depends on HEX_ROW_SIZE. It must be called
280  * with the object->lock held.
281  */
282 static void hex_dump_object(struct seq_file *seq,
283                             struct kmemleak_object *object)
284 {
285         const u8 *ptr = (const u8 *)object->pointer;
286         size_t len;
287
288         /* limit the number of lines to HEX_MAX_LINES */
289         len = min_t(size_t, object->size, HEX_MAX_LINES * HEX_ROW_SIZE);
290
291         warn_or_seq_printf(seq, "  hex dump (first %zu bytes):\n", len);
292         kasan_disable_current();
293         warn_or_seq_hex_dump(seq, DUMP_PREFIX_NONE, HEX_ROW_SIZE,
294                              HEX_GROUP_SIZE, kasan_reset_tag((void *)ptr), len, HEX_ASCII);
295         kasan_enable_current();
296 }
297
298 /*
299  * Object colors, encoded with count and min_count:
300  * - white - orphan object, not enough references to it (count < min_count)
301  * - gray  - not orphan, not marked as false positive (min_count == 0) or
302  *              sufficient references to it (count >= min_count)
303  * - black - ignore, it doesn't contain references (e.g. text section)
304  *              (min_count == -1). No function defined for this color.
305  * Newly created objects don't have any color assigned (object->count == -1)
306  * before the next memory scan when they become white.
307  */
308 static bool color_white(const struct kmemleak_object *object)
309 {
310         return object->count != KMEMLEAK_BLACK &&
311                 object->count < object->min_count;
312 }
313
314 static bool color_gray(const struct kmemleak_object *object)
315 {
316         return object->min_count != KMEMLEAK_BLACK &&
317                 object->count >= object->min_count;
318 }
319
320 /*
321  * Objects are considered unreferenced only if their color is white, they have
322  * not be deleted and have a minimum age to avoid false positives caused by
323  * pointers temporarily stored in CPU registers.
324  */
325 static bool unreferenced_object(struct kmemleak_object *object)
326 {
327         return (color_white(object) && object->flags & OBJECT_ALLOCATED) &&
328                 time_before_eq(object->jiffies + jiffies_min_age,
329                                jiffies_last_scan);
330 }
331
332 /*
333  * Printing of the unreferenced objects information to the seq file. The
334  * print_unreferenced function must be called with the object->lock held.
335  */
336 static void print_unreferenced(struct seq_file *seq,
337                                struct kmemleak_object *object)
338 {
339         int i;
340         unsigned int msecs_age = jiffies_to_msecs(jiffies - object->jiffies);
341
342         warn_or_seq_printf(seq, "unreferenced object 0x%08lx (size %zu):\n",
343                    object->pointer, object->size);
344         warn_or_seq_printf(seq, "  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu (age %d.%03ds)\n",
345                    object->comm, object->pid, object->jiffies,
346                    msecs_age / 1000, msecs_age % 1000);
347         hex_dump_object(seq, object);
348         warn_or_seq_printf(seq, "  backtrace:\n");
349
350         for (i = 0; i < object->trace_len; i++) {
351                 void *ptr = (void *)object->trace[i];
352                 warn_or_seq_printf(seq, "    [<%p>] %pS\n", ptr, ptr);
353         }
354 }
355
356 /*
357  * Print the kmemleak_object information. This function is used mainly for
358  * debugging special cases when kmemleak operations. It must be called with
359  * the object->lock held.
360  */
361 static void dump_object_info(struct kmemleak_object *object)
362 {
363         pr_notice("Object 0x%08lx (size %zu):\n",
364                   object->pointer, object->size);
365         pr_notice("  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu\n",
366                   object->comm, object->pid, object->jiffies);
367         pr_notice("  min_count = %d\n", object->min_count);
368         pr_notice("  count = %d\n", object->count);
369         pr_notice("  flags = 0x%x\n", object->flags);
370         pr_notice("  checksum = %u\n", object->checksum);
371         pr_notice("  backtrace:\n");
372         stack_trace_print(object->trace, object->trace_len, 4);
373 }
374
375 /*
376  * Look-up a memory block metadata (kmemleak_object) in the object search
377  * tree based on a pointer value. If alias is 0, only values pointing to the
378  * beginning of the memory block are allowed. The kmemleak_lock must be held
379  * when calling this function.
380  */
381 static struct kmemleak_object *lookup_object(unsigned long ptr, int alias)
382 {
383         struct rb_node *rb = object_tree_root.rb_node;
384
385         while (rb) {
386                 struct kmemleak_object *object =
387                         rb_entry(rb, struct kmemleak_object, rb_node);
388                 if (ptr < object->pointer)
389                         rb = object->rb_node.rb_left;
390                 else if (object->pointer + object->size <= ptr)
391                         rb = object->rb_node.rb_right;
392                 else if (object->pointer == ptr || alias)
393                         return object;
394                 else {
395                         kmemleak_warn("Found object by alias at 0x%08lx\n",
396                                       ptr);
397                         dump_object_info(object);
398                         break;
399                 }
400         }
401         return NULL;
402 }
403
404 /*
405  * Increment the object use_count. Return 1 if successful or 0 otherwise. Note
406  * that once an object's use_count reached 0, the RCU freeing was already
407  * registered and the object should no longer be used. This function must be
408  * called under the protection of rcu_read_lock().
409  */
410 static int get_object(struct kmemleak_object *object)
411 {
412         return atomic_inc_not_zero(&object->use_count);
413 }
414
415 /*
416  * Memory pool allocation and freeing. kmemleak_lock must not be held.
417  */
418 static struct kmemleak_object *mem_pool_alloc(gfp_t gfp)
419 {
420         unsigned long flags;
421         struct kmemleak_object *object;
422
423         /* try the slab allocator first */
424         if (object_cache) {
425                 object = kmem_cache_alloc(object_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
426                 if (object)
427                         return object;
428         }
429
430         /* slab allocation failed, try the memory pool */
431         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
432         object = list_first_entry_or_null(&mem_pool_free_list,
433                                           typeof(*object), object_list);
434         if (object)
435                 list_del(&object->object_list);
436         else if (mem_pool_free_count)
437                 object = &mem_pool[--mem_pool_free_count];
438         else
439                 pr_warn_once("Memory pool empty, consider increasing CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE\n");
440         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
441
442         return object;
443 }
444
445 /*
446  * Return the object to either the slab allocator or the memory pool.
447  */
448 static void mem_pool_free(struct kmemleak_object *object)
449 {
450         unsigned long flags;
451
452         if (object < mem_pool || object >= mem_pool + ARRAY_SIZE(mem_pool)) {
453                 kmem_cache_free(object_cache, object);
454                 return;
455         }
456
457         /* add the object to the memory pool free list */
458         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
459         list_add(&object->object_list, &mem_pool_free_list);
460         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
461 }
462
463 /*
464  * RCU callback to free a kmemleak_object.
465  */
466 static void free_object_rcu(struct rcu_head *rcu)
467 {
468         struct hlist_node *tmp;
469         struct kmemleak_scan_area *area;
470         struct kmemleak_object *object =
471                 container_of(rcu, struct kmemleak_object, rcu);
472
473         /*
474          * Once use_count is 0 (guaranteed by put_object), there is no other
475          * code accessing this object, hence no need for locking.
476          */
477         hlist_for_each_entry_safe(area, tmp, &object->area_list, node) {
478                 hlist_del(&area->node);
479                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
480         }
481         mem_pool_free(object);
482 }
483
484 /*
485  * Decrement the object use_count. Once the count is 0, free the object using
486  * an RCU callback. Since put_object() may be called via the kmemleak_free() ->
487  * delete_object() path, the delayed RCU freeing ensures that there is no
488  * recursive call to the kernel allocator. Lock-less RCU object_list traversal
489  * is also possible.
490  */
491 static void put_object(struct kmemleak_object *object)
492 {
493         if (!atomic_dec_and_test(&object->use_count))
494                 return;
495
496         /* should only get here after delete_object was called */
497         WARN_ON(object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
498
499         /*
500          * It may be too early for the RCU callbacks, however, there is no
501          * concurrent object_list traversal when !object_cache and all objects
502          * came from the memory pool. Free the object directly.
503          */
504         if (object_cache)
505                 call_rcu(&object->rcu, free_object_rcu);
506         else
507                 free_object_rcu(&object->rcu);
508 }
509
510 /*
511  * Look up an object in the object search tree and increase its use_count.
512  */
513 static struct kmemleak_object *find_and_get_object(unsigned long ptr, int alias)
514 {
515         unsigned long flags;
516         struct kmemleak_object *object;
517
518         rcu_read_lock();
519         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
520         object = lookup_object(ptr, alias);
521         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
522
523         /* check whether the object is still available */
524         if (object && !get_object(object))
525                 object = NULL;
526         rcu_read_unlock();
527
528         return object;
529 }
530
531 /*
532  * Remove an object from the object_tree_root and object_list. Must be called
533  * with the kmemleak_lock held _if_ kmemleak is still enabled.
534  */
535 static void __remove_object(struct kmemleak_object *object)
536 {
537         rb_erase(&object->rb_node, &object_tree_root);
538         list_del_rcu(&object->object_list);
539 }
540
541 /*
542  * Look up an object in the object search tree and remove it from both
543  * object_tree_root and object_list. The returned object's use_count should be
544  * at least 1, as initially set by create_object().
545  */
546 static struct kmemleak_object *find_and_remove_object(unsigned long ptr, int alias)
547 {
548         unsigned long flags;
549         struct kmemleak_object *object;
550
551         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
552         object = lookup_object(ptr, alias);
553         if (object)
554                 __remove_object(object);
555         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
556
557         return object;
558 }
559
560 /*
561  * Save stack trace to the given array of MAX_TRACE size.
562  */
563 static int __save_stack_trace(unsigned long *trace)
564 {
565         return stack_trace_save(trace, MAX_TRACE, 2);
566 }
567
568 /*
569  * Create the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to an allocated
570  * memory block and add it to the object_list and object_tree_root.
571  */
572 static struct kmemleak_object *create_object(unsigned long ptr, size_t size,
573                                              int min_count, gfp_t gfp)
574 {
575         unsigned long flags;
576         struct kmemleak_object *object, *parent;
577         struct rb_node **link, *rb_parent;
578         unsigned long untagged_ptr;
579
580         object = mem_pool_alloc(gfp);
581         if (!object) {
582                 pr_warn("Cannot allocate a kmemleak_object structure\n");
583                 kmemleak_disable();
584                 return NULL;
585         }
586
587         INIT_LIST_HEAD(&object->object_list);
588         INIT_LIST_HEAD(&object->gray_list);
589         INIT_HLIST_HEAD(&object->area_list);
590         raw_spin_lock_init(&object->lock);
591         atomic_set(&object->use_count, 1);
592         object->flags = OBJECT_ALLOCATED;
593         object->pointer = ptr;
594         object->size = kfence_ksize((void *)ptr) ?: size;
595         object->excess_ref = 0;
596         object->min_count = min_count;
597         object->count = 0;                      /* white color initially */
598         object->jiffies = jiffies;
599         object->checksum = 0;
600
601         /* task information */
602         if (in_hardirq()) {
603                 object->pid = 0;
604                 strncpy(object->comm, "hardirq", sizeof(object->comm));
605         } else if (in_serving_softirq()) {
606                 object->pid = 0;
607                 strncpy(object->comm, "softirq", sizeof(object->comm));
608         } else {
609                 object->pid = current->pid;
610                 /*
611                  * There is a small chance of a race with set_task_comm(),
612                  * however using get_task_comm() here may cause locking
613                  * dependency issues with current->alloc_lock. In the worst
614                  * case, the command line is not correct.
615                  */
616                 strncpy(object->comm, current->comm, sizeof(object->comm));
617         }
618
619         /* kernel backtrace */
620         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
621
622         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
623
624         untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
625         min_addr = min(min_addr, untagged_ptr);
626         max_addr = max(max_addr, untagged_ptr + size);
627         link = &object_tree_root.rb_node;
628         rb_parent = NULL;
629         while (*link) {
630                 rb_parent = *link;
631                 parent = rb_entry(rb_parent, struct kmemleak_object, rb_node);
632                 if (ptr + size <= parent->pointer)
633                         link = &parent->rb_node.rb_left;
634                 else if (parent->pointer + parent->size <= ptr)
635                         link = &parent->rb_node.rb_right;
636                 else {
637                         kmemleak_stop("Cannot insert 0x%lx into the object search tree (overlaps existing)\n",
638                                       ptr);
639                         /*
640                          * No need for parent->lock here since "parent" cannot
641                          * be freed while the kmemleak_lock is held.
642                          */
643                         dump_object_info(parent);
644                         kmem_cache_free(object_cache, object);
645                         object = NULL;
646                         goto out;
647                 }
648         }
649         rb_link_node(&object->rb_node, rb_parent, link);
650         rb_insert_color(&object->rb_node, &object_tree_root);
651
652         list_add_tail_rcu(&object->object_list, &object_list);
653 out:
654         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
655         return object;
656 }
657
658 /*
659  * Mark the object as not allocated and schedule RCU freeing via put_object().
660  */
661 static void __delete_object(struct kmemleak_object *object)
662 {
663         unsigned long flags;
664
665         WARN_ON(!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED));
666         WARN_ON(atomic_read(&object->use_count) < 1);
667
668         /*
669          * Locking here also ensures that the corresponding memory block
670          * cannot be freed when it is being scanned.
671          */
672         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
673         object->flags &= ~OBJECT_ALLOCATED;
674         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
675         put_object(object);
676 }
677
678 /*
679  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
680  * delete it.
681  */
682 static void delete_object_full(unsigned long ptr)
683 {
684         struct kmemleak_object *object;
685
686         object = find_and_remove_object(ptr, 0);
687         if (!object) {
688 #ifdef DEBUG
689                 kmemleak_warn("Freeing unknown object at 0x%08lx\n",
690                               ptr);
691 #endif
692                 return;
693         }
694         __delete_object(object);
695 }
696
697 /*
698  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
699  * delete it. If the memory block is partially freed, the function may create
700  * additional metadata for the remaining parts of the block.
701  */
702 static void delete_object_part(unsigned long ptr, size_t size)
703 {
704         struct kmemleak_object *object;
705         unsigned long start, end;
706
707         object = find_and_remove_object(ptr, 1);
708         if (!object) {
709 #ifdef DEBUG
710                 kmemleak_warn("Partially freeing unknown object at 0x%08lx (size %zu)\n",
711                               ptr, size);
712 #endif
713                 return;
714         }
715
716         /*
717          * Create one or two objects that may result from the memory block
718          * split. Note that partial freeing is only done by free_bootmem() and
719          * this happens before kmemleak_init() is called.
720          */
721         start = object->pointer;
722         end = object->pointer + object->size;
723         if (ptr > start)
724                 create_object(start, ptr - start, object->min_count,
725                               GFP_KERNEL);
726         if (ptr + size < end)
727                 create_object(ptr + size, end - ptr - size, object->min_count,
728                               GFP_KERNEL);
729
730         __delete_object(object);
731 }
732
733 static void __paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
734 {
735         object->min_count = color;
736         if (color == KMEMLEAK_BLACK)
737                 object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
738 }
739
740 static void paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
741 {
742         unsigned long flags;
743
744         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
745         __paint_it(object, color);
746         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
747 }
748
749 static void paint_ptr(unsigned long ptr, int color)
750 {
751         struct kmemleak_object *object;
752
753         object = find_and_get_object(ptr, 0);
754         if (!object) {
755                 kmemleak_warn("Trying to color unknown object at 0x%08lx as %s\n",
756                               ptr,
757                               (color == KMEMLEAK_GREY) ? "Grey" :
758                               (color == KMEMLEAK_BLACK) ? "Black" : "Unknown");
759                 return;
760         }
761         paint_it(object, color);
762         put_object(object);
763 }
764
765 /*
766  * Mark an object permanently as gray-colored so that it can no longer be
767  * reported as a leak. This is used in general to mark a false positive.
768  */
769 static void make_gray_object(unsigned long ptr)
770 {
771         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_GREY);
772 }
773
774 /*
775  * Mark the object as black-colored so that it is ignored from scans and
776  * reporting.
777  */
778 static void make_black_object(unsigned long ptr)
779 {
780         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_BLACK);
781 }
782
783 /*
784  * Add a scanning area to the object. If at least one such area is added,
785  * kmemleak will only scan these ranges rather than the whole memory block.
786  */
787 static void add_scan_area(unsigned long ptr, size_t size, gfp_t gfp)
788 {
789         unsigned long flags;
790         struct kmemleak_object *object;
791         struct kmemleak_scan_area *area = NULL;
792
793         object = find_and_get_object(ptr, 1);
794         if (!object) {
795                 kmemleak_warn("Adding scan area to unknown object at 0x%08lx\n",
796                               ptr);
797                 return;
798         }
799
800         if (scan_area_cache)
801                 area = kmem_cache_alloc(scan_area_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
802
803         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
804         if (!area) {
805                 pr_warn_once("Cannot allocate a scan area, scanning the full object\n");
806                 /* mark the object for full scan to avoid false positives */
807                 object->flags |= OBJECT_FULL_SCAN;
808                 goto out_unlock;
809         }
810         if (size == SIZE_MAX) {
811                 size = object->pointer + object->size - ptr;
812         } else if (ptr + size > object->pointer + object->size) {
813                 kmemleak_warn("Scan area larger than object 0x%08lx\n", ptr);
814                 dump_object_info(object);
815                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
816                 goto out_unlock;
817         }
818
819         INIT_HLIST_NODE(&area->node);
820         area->start = ptr;
821         area->size = size;
822
823         hlist_add_head(&area->node, &object->area_list);
824 out_unlock:
825         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
826         put_object(object);
827 }
828
829 /*
830  * Any surplus references (object already gray) to 'ptr' are passed to
831  * 'excess_ref'. This is used in the vmalloc() case where a pointer to
832  * vm_struct may be used as an alternative reference to the vmalloc'ed object
833  * (see free_thread_stack()).
834  */
835 static void object_set_excess_ref(unsigned long ptr, unsigned long excess_ref)
836 {
837         unsigned long flags;
838         struct kmemleak_object *object;
839
840         object = find_and_get_object(ptr, 0);
841         if (!object) {
842                 kmemleak_warn("Setting excess_ref on unknown object at 0x%08lx\n",
843                               ptr);
844                 return;
845         }
846
847         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
848         object->excess_ref = excess_ref;
849         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
850         put_object(object);
851 }
852
853 /*
854  * Set the OBJECT_NO_SCAN flag for the object corresponding to the give
855  * pointer. Such object will not be scanned by kmemleak but references to it
856  * are searched.
857  */
858 static void object_no_scan(unsigned long ptr)
859 {
860         unsigned long flags;
861         struct kmemleak_object *object;
862
863         object = find_and_get_object(ptr, 0);
864         if (!object) {
865                 kmemleak_warn("Not scanning unknown object at 0x%08lx\n", ptr);
866                 return;
867         }
868
869         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
870         object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
871         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
872         put_object(object);
873 }
874
875 /**
876  * kmemleak_alloc - register a newly allocated object
877  * @ptr:        pointer to beginning of the object
878  * @size:       size of the object
879  * @min_count:  minimum number of references to this object. If during memory
880  *              scanning a number of references less than @min_count is found,
881  *              the object is reported as a memory leak. If @min_count is 0,
882  *              the object is never reported as a leak. If @min_count is -1,
883  *              the object is ignored (not scanned and not reported as a leak)
884  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
885  *
886  * This function is called from the kernel allocators when a new object
887  * (memory block) is allocated (kmem_cache_alloc, kmalloc etc.).
888  */
889 void __ref kmemleak_alloc(const void *ptr, size_t size, int min_count,
890                           gfp_t gfp)
891 {
892         pr_debug("%s(0x%p, %zu, %d)\n", __func__, ptr, size, min_count);
893
894         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
895                 create_object((unsigned long)ptr, size, min_count, gfp);
896 }
897 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc);
898
899 /**
900  * kmemleak_alloc_percpu - register a newly allocated __percpu object
901  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
902  * @size:       size of the object
903  * @gfp:        flags used for kmemleak internal memory allocations
904  *
905  * This function is called from the kernel percpu allocator when a new object
906  * (memory block) is allocated (alloc_percpu).
907  */
908 void __ref kmemleak_alloc_percpu(const void __percpu *ptr, size_t size,
909                                  gfp_t gfp)
910 {
911         unsigned int cpu;
912
913         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, ptr, size);
914
915         /*
916          * Percpu allocations are only scanned and not reported as leaks
917          * (min_count is set to 0).
918          */
919         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
920                 for_each_possible_cpu(cpu)
921                         create_object((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr, cpu),
922                                       size, 0, gfp);
923 }
924 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc_percpu);
925
926 /**
927  * kmemleak_vmalloc - register a newly vmalloc'ed object
928  * @area:       pointer to vm_struct
929  * @size:       size of the object
930  * @gfp:        __vmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
931  *
932  * This function is called from the vmalloc() kernel allocator when a new
933  * object (memory block) is allocated.
934  */
935 void __ref kmemleak_vmalloc(const struct vm_struct *area, size_t size, gfp_t gfp)
936 {
937         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, area, size);
938
939         /*
940          * A min_count = 2 is needed because vm_struct contains a reference to
941          * the virtual address of the vmalloc'ed block.
942          */
943         if (kmemleak_enabled) {
944                 create_object((unsigned long)area->addr, size, 2, gfp);
945                 object_set_excess_ref((unsigned long)area,
946                                       (unsigned long)area->addr);
947         }
948 }
949 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_vmalloc);
950
951 /**
952  * kmemleak_free - unregister a previously registered object
953  * @ptr:        pointer to beginning of the object
954  *
955  * This function is called from the kernel allocators when an object (memory
956  * block) is freed (kmem_cache_free, kfree, vfree etc.).
957  */
958 void __ref kmemleak_free(const void *ptr)
959 {
960         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
961
962         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
963                 delete_object_full((unsigned long)ptr);
964 }
965 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free);
966
967 /**
968  * kmemleak_free_part - partially unregister a previously registered object
969  * @ptr:        pointer to the beginning or inside the object. This also
970  *              represents the start of the range to be freed
971  * @size:       size to be unregistered
972  *
973  * This function is called when only a part of a memory block is freed
974  * (usually from the bootmem allocator).
975  */
976 void __ref kmemleak_free_part(const void *ptr, size_t size)
977 {
978         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
979
980         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
981                 delete_object_part((unsigned long)ptr, size);
982 }
983 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_part);
984
985 /**
986  * kmemleak_free_percpu - unregister a previously registered __percpu object
987  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
988  *
989  * This function is called from the kernel percpu allocator when an object
990  * (memory block) is freed (free_percpu).
991  */
992 void __ref kmemleak_free_percpu(const void __percpu *ptr)
993 {
994         unsigned int cpu;
995
996         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
997
998         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
999                 for_each_possible_cpu(cpu)
1000                         delete_object_full((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr,
1001                                                                       cpu));
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_percpu);
1004
1005 /**
1006  * kmemleak_update_trace - update object allocation stack trace
1007  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1008  *
1009  * Override the object allocation stack trace for cases where the actual
1010  * allocation place is not always useful.
1011  */
1012 void __ref kmemleak_update_trace(const void *ptr)
1013 {
1014         struct kmemleak_object *object;
1015         unsigned long flags;
1016
1017         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1018
1019         if (!kmemleak_enabled || IS_ERR_OR_NULL(ptr))
1020                 return;
1021
1022         object = find_and_get_object((unsigned long)ptr, 1);
1023         if (!object) {
1024 #ifdef DEBUG
1025                 kmemleak_warn("Updating stack trace for unknown object at %p\n",
1026                               ptr);
1027 #endif
1028                 return;
1029         }
1030
1031         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1032         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
1033         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1034
1035         put_object(object);
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_update_trace);
1038
1039 /**
1040  * kmemleak_not_leak - mark an allocated object as false positive
1041  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1042  *
1043  * Calling this function on an object will cause the memory block to no longer
1044  * be reported as leak and always be scanned.
1045  */
1046 void __ref kmemleak_not_leak(const void *ptr)
1047 {
1048         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1049
1050         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1051                 make_gray_object((unsigned long)ptr);
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak);
1054
1055 /**
1056  * kmemleak_ignore - ignore an allocated object
1057  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1058  *
1059  * Calling this function on an object will cause the memory block to be
1060  * ignored (not scanned and not reported as a leak). This is usually done when
1061  * it is known that the corresponding block is not a leak and does not contain
1062  * any references to other allocated memory blocks.
1063  */
1064 void __ref kmemleak_ignore(const void *ptr)
1065 {
1066         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1067
1068         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1069                 make_black_object((unsigned long)ptr);
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore);
1072
1073 /**
1074  * kmemleak_scan_area - limit the range to be scanned in an allocated object
1075  * @ptr:        pointer to beginning or inside the object. This also
1076  *              represents the start of the scan area
1077  * @size:       size of the scan area
1078  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1079  *
1080  * This function is used when it is known that only certain parts of an object
1081  * contain references to other objects. Kmemleak will only scan these areas
1082  * reducing the number false negatives.
1083  */
1084 void __ref kmemleak_scan_area(const void *ptr, size_t size, gfp_t gfp)
1085 {
1086         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1087
1088         if (kmemleak_enabled && ptr && size && !IS_ERR(ptr))
1089                 add_scan_area((unsigned long)ptr, size, gfp);
1090 }
1091 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_scan_area);
1092
1093 /**
1094  * kmemleak_no_scan - do not scan an allocated object
1095  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1096  *
1097  * This function notifies kmemleak not to scan the given memory block. Useful
1098  * in situations where it is known that the given object does not contain any
1099  * references to other objects. Kmemleak will not scan such objects reducing
1100  * the number of false negatives.
1101  */
1102 void __ref kmemleak_no_scan(const void *ptr)
1103 {
1104         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1105
1106         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1107                 object_no_scan((unsigned long)ptr);
1108 }
1109 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_no_scan);
1110
1111 /**
1112  * kmemleak_alloc_phys - similar to kmemleak_alloc but taking a physical
1113  *                       address argument
1114  * @phys:       physical address of the object
1115  * @size:       size of the object
1116  * @min_count:  minimum number of references to this object.
1117  *              See kmemleak_alloc()
1118  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1119  */
1120 void __ref kmemleak_alloc_phys(phys_addr_t phys, size_t size, int min_count,
1121                                gfp_t gfp)
1122 {
1123         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1124                 kmemleak_alloc(__va(phys), size, min_count, gfp);
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_alloc_phys);
1127
1128 /**
1129  * kmemleak_free_part_phys - similar to kmemleak_free_part but taking a
1130  *                           physical address argument
1131  * @phys:       physical address if the beginning or inside an object. This
1132  *              also represents the start of the range to be freed
1133  * @size:       size to be unregistered
1134  */
1135 void __ref kmemleak_free_part_phys(phys_addr_t phys, size_t size)
1136 {
1137         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1138                 kmemleak_free_part(__va(phys), size);
1139 }
1140 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_free_part_phys);
1141
1142 /**
1143  * kmemleak_not_leak_phys - similar to kmemleak_not_leak but taking a physical
1144  *                          address argument
1145  * @phys:       physical address of the object
1146  */
1147 void __ref kmemleak_not_leak_phys(phys_addr_t phys)
1148 {
1149         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1150                 kmemleak_not_leak(__va(phys));
1151 }
1152 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak_phys);
1153
1154 /**
1155  * kmemleak_ignore_phys - similar to kmemleak_ignore but taking a physical
1156  *                        address argument
1157  * @phys:       physical address of the object
1158  */
1159 void __ref kmemleak_ignore_phys(phys_addr_t phys)
1160 {
1161         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1162                 kmemleak_ignore(__va(phys));
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore_phys);
1165
1166 /*
1167  * Update an object's checksum and return true if it was modified.
1168  */
1169 static bool update_checksum(struct kmemleak_object *object)
1170 {
1171         u32 old_csum = object->checksum;
1172
1173         kasan_disable_current();
1174         kcsan_disable_current();
1175         object->checksum = crc32(0, kasan_reset_tag((void *)object->pointer), object->size);
1176         kasan_enable_current();
1177         kcsan_enable_current();
1178
1179         return object->checksum != old_csum;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Update an object's references. object->lock must be held by the caller.
1184  */
1185 static void update_refs(struct kmemleak_object *object)
1186 {
1187         if (!color_white(object)) {
1188                 /* non-orphan, ignored or new */
1189                 return;
1190         }
1191
1192         /*
1193          * Increase the object's reference count (number of pointers to the
1194          * memory block). If this count reaches the required minimum, the
1195          * object's color will become gray and it will be added to the
1196          * gray_list.
1197          */
1198         object->count++;
1199         if (color_gray(object)) {
1200                 /* put_object() called when removing from gray_list */
1201                 WARN_ON(!get_object(object));
1202                 list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1203         }
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Memory scanning is a long process and it needs to be interruptible. This
1208  * function checks whether such interrupt condition occurred.
1209  */
1210 static int scan_should_stop(void)
1211 {
1212         if (!kmemleak_enabled)
1213                 return 1;
1214
1215         /*
1216          * This function may be called from either process or kthread context,
1217          * hence the need to check for both stop conditions.
1218          */
1219         if (current->mm)
1220                 return signal_pending(current);
1221         else
1222                 return kthread_should_stop();
1223
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Scan a memory block (exclusive range) for valid pointers and add those
1229  * found to the gray list.
1230  */
1231 static void scan_block(void *_start, void *_end,
1232                        struct kmemleak_object *scanned)
1233 {
1234         unsigned long *ptr;
1235         unsigned long *start = PTR_ALIGN(_start, BYTES_PER_POINTER);
1236         unsigned long *end = _end - (BYTES_PER_POINTER - 1);
1237         unsigned long flags;
1238         unsigned long untagged_ptr;
1239
1240         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
1241         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
1242                 struct kmemleak_object *object;
1243                 unsigned long pointer;
1244                 unsigned long excess_ref;
1245
1246                 if (scan_should_stop())
1247                         break;
1248
1249                 kasan_disable_current();
1250                 pointer = *(unsigned long *)kasan_reset_tag((void *)ptr);
1251                 kasan_enable_current();
1252
1253                 untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)pointer);
1254                 if (untagged_ptr < min_addr || untagged_ptr >= max_addr)
1255                         continue;
1256
1257                 /*
1258                  * No need for get_object() here since we hold kmemleak_lock.
1259                  * object->use_count cannot be dropped to 0 while the object
1260                  * is still present in object_tree_root and object_list
1261                  * (with updates protected by kmemleak_lock).
1262                  */
1263                 object = lookup_object(pointer, 1);
1264                 if (!object)
1265                         continue;
1266                 if (object == scanned)
1267                         /* self referenced, ignore */
1268                         continue;
1269
1270                 /*
1271                  * Avoid the lockdep recursive warning on object->lock being
1272                  * previously acquired in scan_object(). These locks are
1273                  * enclosed by scan_mutex.
1274                  */
1275                 raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1276                 /* only pass surplus references (object already gray) */
1277                 if (color_gray(object)) {
1278                         excess_ref = object->excess_ref;
1279                         /* no need for update_refs() if object already gray */
1280                 } else {
1281                         excess_ref = 0;
1282                         update_refs(object);
1283                 }
1284                 raw_spin_unlock(&object->lock);
1285
1286                 if (excess_ref) {
1287                         object = lookup_object(excess_ref, 0);
1288                         if (!object)
1289                                 continue;
1290                         if (object == scanned)
1291                                 /* circular reference, ignore */
1292                                 continue;
1293                         raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1294                         update_refs(object);
1295                         raw_spin_unlock(&object->lock);
1296                 }
1297         }
1298         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Scan a large memory block in MAX_SCAN_SIZE chunks to reduce the latency.
1303  */
1304 #ifdef CONFIG_SMP
1305 static void scan_large_block(void *start, void *end)
1306 {
1307         void *next;
1308
1309         while (start < end) {
1310                 next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1311                 scan_block(start, next, NULL);
1312                 start = next;
1313                 cond_resched();
1314         }
1315 }
1316 #endif
1317
1318 /*
1319  * Scan a memory block corresponding to a kmemleak_object. A condition is
1320  * that object->use_count >= 1.
1321  */
1322 static void scan_object(struct kmemleak_object *object)
1323 {
1324         struct kmemleak_scan_area *area;
1325         unsigned long flags;
1326
1327         /*
1328          * Once the object->lock is acquired, the corresponding memory block
1329          * cannot be freed (the same lock is acquired in delete_object).
1330          */
1331         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1332         if (object->flags & OBJECT_NO_SCAN)
1333                 goto out;
1334         if (!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED))
1335                 /* already freed object */
1336                 goto out;
1337         if (hlist_empty(&object->area_list) ||
1338             object->flags & OBJECT_FULL_SCAN) {
1339                 void *start = (void *)object->pointer;
1340                 void *end = (void *)(object->pointer + object->size);
1341                 void *next;
1342
1343                 do {
1344                         next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1345                         scan_block(start, next, object);
1346
1347                         start = next;
1348                         if (start >= end)
1349                                 break;
1350
1351                         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1352                         cond_resched();
1353                         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1354                 } while (object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
1355         } else
1356                 hlist_for_each_entry(area, &object->area_list, node)
1357                         scan_block((void *)area->start,
1358                                    (void *)(area->start + area->size),
1359                                    object);
1360 out:
1361         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Scan the objects already referenced (gray objects). More objects will be
1366  * referenced and, if there are no memory leaks, all the objects are scanned.
1367  */
1368 static void scan_gray_list(void)
1369 {
1370         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1371
1372         /*
1373          * The list traversal is safe for both tail additions and removals
1374          * from inside the loop. The kmemleak objects cannot be freed from
1375          * outside the loop because their use_count was incremented.
1376          */
1377         object = list_entry(gray_list.next, typeof(*object), gray_list);
1378         while (&object->gray_list != &gray_list) {
1379                 cond_resched();
1380
1381                 /* may add new objects to the list */
1382                 if (!scan_should_stop())
1383                         scan_object(object);
1384
1385                 tmp = list_entry(object->gray_list.next, typeof(*object),
1386                                  gray_list);
1387
1388                 /* remove the object from the list and release it */
1389                 list_del(&object->gray_list);
1390                 put_object(object);
1391
1392                 object = tmp;
1393         }
1394         WARN_ON(!list_empty(&gray_list));
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Scan data sections and all the referenced memory blocks allocated via the
1399  * kernel's standard allocators. This function must be called with the
1400  * scan_mutex held.
1401  */
1402 static void kmemleak_scan(void)
1403 {
1404         unsigned long flags;
1405         struct kmemleak_object *object;
1406         int i;
1407         int new_leaks = 0;
1408
1409         jiffies_last_scan = jiffies;
1410
1411         /* prepare the kmemleak_object's */
1412         rcu_read_lock();
1413         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1414                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1415 #ifdef DEBUG
1416                 /*
1417                  * With a few exceptions there should be a maximum of
1418                  * 1 reference to any object at this point.
1419                  */
1420                 if (atomic_read(&object->use_count) > 1) {
1421                         pr_debug("object->use_count = %d\n",
1422                                  atomic_read(&object->use_count));
1423                         dump_object_info(object);
1424                 }
1425 #endif
1426                 /* reset the reference count (whiten the object) */
1427                 object->count = 0;
1428                 if (color_gray(object) && get_object(object))
1429                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1430
1431                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1432         }
1433         rcu_read_unlock();
1434
1435 #ifdef CONFIG_SMP
1436         /* per-cpu sections scanning */
1437         for_each_possible_cpu(i)
1438                 scan_large_block(__per_cpu_start + per_cpu_offset(i),
1439                                  __per_cpu_end + per_cpu_offset(i));
1440 #endif
1441
1442         /*
1443          * Struct page scanning for each node.
1444          */
1445         get_online_mems();
1446         for_each_online_node(i) {
1447                 unsigned long start_pfn = node_start_pfn(i);
1448                 unsigned long end_pfn = node_end_pfn(i);
1449                 unsigned long pfn;
1450
1451                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1452                         struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
1453
1454                         if (!page)
1455                                 continue;
1456
1457                         /* only scan pages belonging to this node */
1458                         if (page_to_nid(page) != i)
1459                                 continue;
1460                         /* only scan if page is in use */
1461                         if (page_count(page) == 0)
1462                                 continue;
1463                         scan_block(page, page + 1, NULL);
1464                         if (!(pfn & 63))
1465                                 cond_resched();
1466                 }
1467         }
1468         put_online_mems();
1469
1470         /*
1471          * Scanning the task stacks (may introduce false negatives).
1472          */
1473         if (kmemleak_stack_scan) {
1474                 struct task_struct *p, *g;
1475
1476                 rcu_read_lock();
1477                 for_each_process_thread(g, p) {
1478                         void *stack = try_get_task_stack(p);
1479                         if (stack) {
1480                                 scan_block(stack, stack + THREAD_SIZE, NULL);
1481                                 put_task_stack(p);
1482                         }
1483                 }
1484                 rcu_read_unlock();
1485         }
1486
1487         /*
1488          * Scan the objects already referenced from the sections scanned
1489          * above.
1490          */
1491         scan_gray_list();
1492
1493         /*
1494          * Check for new or unreferenced objects modified since the previous
1495          * scan and color them gray until the next scan.
1496          */
1497         rcu_read_lock();
1498         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1499                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1500                 if (color_white(object) && (object->flags & OBJECT_ALLOCATED)
1501                     && update_checksum(object) && get_object(object)) {
1502                         /* color it gray temporarily */
1503                         object->count = object->min_count;
1504                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1505                 }
1506                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1507         }
1508         rcu_read_unlock();
1509
1510         /*
1511          * Re-scan the gray list for modified unreferenced objects.
1512          */
1513         scan_gray_list();
1514
1515         /*
1516          * If scanning was stopped do not report any new unreferenced objects.
1517          */
1518         if (scan_should_stop())
1519                 return;
1520
1521         /*
1522          * Scanning result reporting.
1523          */
1524         rcu_read_lock();
1525         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1526                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1527                 if (unreferenced_object(object) &&
1528                     !(object->flags & OBJECT_REPORTED)) {
1529                         object->flags |= OBJECT_REPORTED;
1530
1531                         if (kmemleak_verbose)
1532                                 print_unreferenced(NULL, object);
1533
1534                         new_leaks++;
1535                 }
1536                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1537         }
1538         rcu_read_unlock();
1539
1540         if (new_leaks) {
1541                 kmemleak_found_leaks = true;
1542
1543                 pr_info("%d new suspected memory leaks (see /sys/kernel/debug/kmemleak)\n",
1544                         new_leaks);
1545         }
1546
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Thread function performing automatic memory scanning. Unreferenced objects
1551  * at the end of a memory scan are reported but only the first time.
1552  */
1553 static int kmemleak_scan_thread(void *arg)
1554 {
1555         static int first_run = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN);
1556
1557         pr_info("Automatic memory scanning thread started\n");
1558         set_user_nice(current, 10);
1559
1560         /*
1561          * Wait before the first scan to allow the system to fully initialize.
1562          */
1563         if (first_run) {
1564                 signed long timeout = msecs_to_jiffies(SECS_FIRST_SCAN * 1000);
1565                 first_run = 0;
1566                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1567                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1568         }
1569
1570         while (!kthread_should_stop()) {
1571                 signed long timeout = READ_ONCE(jiffies_scan_wait);
1572
1573                 mutex_lock(&scan_mutex);
1574                 kmemleak_scan();
1575                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1576
1577                 /* wait before the next scan */
1578                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1579                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1580         }
1581
1582         pr_info("Automatic memory scanning thread ended\n");
1583
1584         return 0;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Start the automatic memory scanning thread. This function must be called
1589  * with the scan_mutex held.
1590  */
1591 static void start_scan_thread(void)
1592 {
1593         if (scan_thread)
1594                 return;
1595         scan_thread = kthread_run(kmemleak_scan_thread, NULL, "kmemleak");
1596         if (IS_ERR(scan_thread)) {
1597                 pr_warn("Failed to create the scan thread\n");
1598                 scan_thread = NULL;
1599         }
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Stop the automatic memory scanning thread.
1604  */
1605 static void stop_scan_thread(void)
1606 {
1607         if (scan_thread) {
1608                 kthread_stop(scan_thread);
1609                 scan_thread = NULL;
1610         }
1611 }
1612
1613 /*
1614  * Iterate over the object_list and return the first valid object at or after
1615  * the required position with its use_count incremented. The function triggers
1616  * a memory scanning when the pos argument points to the first position.
1617  */
1618 static void *kmemleak_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
1619 {
1620         struct kmemleak_object *object;
1621         loff_t n = *pos;
1622         int err;
1623
1624         err = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1625         if (err < 0)
1626                 return ERR_PTR(err);
1627
1628         rcu_read_lock();
1629         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1630                 if (n-- > 0)
1631                         continue;
1632                 if (get_object(object))
1633                         goto out;
1634         }
1635         object = NULL;
1636 out:
1637         return object;
1638 }
1639
1640 /*
1641  * Return the next object in the object_list. The function decrements the
1642  * use_count of the previous object and increases that of the next one.
1643  */
1644 static void *kmemleak_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
1645 {
1646         struct kmemleak_object *prev_obj = v;
1647         struct kmemleak_object *next_obj = NULL;
1648         struct kmemleak_object *obj = prev_obj;
1649
1650         ++(*pos);
1651
1652         list_for_each_entry_continue_rcu(obj, &object_list, object_list) {
1653                 if (get_object(obj)) {
1654                         next_obj = obj;
1655                         break;
1656                 }
1657         }
1658
1659         put_object(prev_obj);
1660         return next_obj;
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Decrement the use_count of the last object required, if any.
1665  */
1666 static void kmemleak_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
1667 {
1668         if (!IS_ERR(v)) {
1669                 /*
1670                  * kmemleak_seq_start may return ERR_PTR if the scan_mutex
1671                  * waiting was interrupted, so only release it if !IS_ERR.
1672                  */
1673                 rcu_read_unlock();
1674                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1675                 if (v)
1676                         put_object(v);
1677         }
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Print the information for an unreferenced object to the seq file.
1682  */
1683 static int kmemleak_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
1684 {
1685         struct kmemleak_object *object = v;
1686         unsigned long flags;
1687
1688         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1689         if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) && unreferenced_object(object))
1690                 print_unreferenced(seq, object);
1691         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1692         return 0;
1693 }
1694
1695 static const struct seq_operations kmemleak_seq_ops = {
1696         .start = kmemleak_seq_start,
1697         .next  = kmemleak_seq_next,
1698         .stop  = kmemleak_seq_stop,
1699         .show  = kmemleak_seq_show,
1700 };
1701
1702 static int kmemleak_open(struct inode *inode, struct file *file)
1703 {
1704         return seq_open(file, &kmemleak_seq_ops);
1705 }
1706
1707 static int dump_str_object_info(const char *str)
1708 {
1709         unsigned long flags;
1710         struct kmemleak_object *object;
1711         unsigned long addr;
1712
1713         if (kstrtoul(str, 0, &addr))
1714                 return -EINVAL;
1715         object = find_and_get_object(addr, 0);
1716         if (!object) {
1717                 pr_info("Unknown object at 0x%08lx\n", addr);
1718                 return -EINVAL;
1719         }
1720
1721         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1722         dump_object_info(object);
1723         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1724
1725         put_object(object);
1726         return 0;
1727 }
1728
1729 /*
1730  * We use grey instead of black to ensure we can do future scans on the same
1731  * objects. If we did not do future scans these black objects could
1732  * potentially contain references to newly allocated objects in the future and
1733  * we'd end up with false positives.
1734  */
1735 static void kmemleak_clear(void)
1736 {
1737         struct kmemleak_object *object;
1738         unsigned long flags;
1739
1740         rcu_read_lock();
1741         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1742                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1743                 if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) &&
1744                     unreferenced_object(object))
1745                         __paint_it(object, KMEMLEAK_GREY);
1746                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1747         }
1748         rcu_read_unlock();
1749
1750         kmemleak_found_leaks = false;
1751 }
1752
1753 static void __kmemleak_do_cleanup(void);
1754
1755 /*
1756  * File write operation to configure kmemleak at run-time. The following
1757  * commands can be written to the /sys/kernel/debug/kmemleak file:
1758  *   off        - disable kmemleak (irreversible)
1759  *   stack=on   - enable the task stacks scanning
1760  *   stack=off  - disable the tasks stacks scanning
1761  *   scan=on    - start the automatic memory scanning thread
1762  *   scan=off   - stop the automatic memory scanning thread
1763  *   scan=...   - set the automatic memory scanning period in seconds (0 to
1764  *                disable it)
1765  *   scan       - trigger a memory scan
1766  *   clear      - mark all current reported unreferenced kmemleak objects as
1767  *                grey to ignore printing them, or free all kmemleak objects
1768  *                if kmemleak has been disabled.
1769  *   dump=...   - dump information about the object found at the given address
1770  */
1771 static ssize_t kmemleak_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1772                               size_t size, loff_t *ppos)
1773 {
1774         char buf[64];
1775         int buf_size;
1776         int ret;
1777
1778         buf_size = min(size, (sizeof(buf) - 1));
1779         if (strncpy_from_user(buf, user_buf, buf_size) < 0)
1780                 return -EFAULT;
1781         buf[buf_size] = 0;
1782
1783         ret = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1784         if (ret < 0)
1785                 return ret;
1786
1787         if (strncmp(buf, "clear", 5) == 0) {
1788                 if (kmemleak_enabled)
1789                         kmemleak_clear();
1790                 else
1791                         __kmemleak_do_cleanup();
1792                 goto out;
1793         }
1794
1795         if (!kmemleak_enabled) {
1796                 ret = -EPERM;
1797                 goto out;
1798         }
1799
1800         if (strncmp(buf, "off", 3) == 0)
1801                 kmemleak_disable();
1802         else if (strncmp(buf, "stack=on", 8) == 0)
1803                 kmemleak_stack_scan = 1;
1804         else if (strncmp(buf, "stack=off", 9) == 0)
1805                 kmemleak_stack_scan = 0;
1806         else if (strncmp(buf, "scan=on", 7) == 0)
1807                 start_scan_thread();
1808         else if (strncmp(buf, "scan=off", 8) == 0)
1809                 stop_scan_thread();
1810         else if (strncmp(buf, "scan=", 5) == 0) {
1811                 unsigned secs;
1812                 unsigned long msecs;
1813
1814                 ret = kstrtouint(buf + 5, 0, &secs);
1815                 if (ret < 0)
1816                         goto out;
1817
1818                 msecs = secs * MSEC_PER_SEC;
1819                 if (msecs > UINT_MAX)
1820                         msecs = UINT_MAX;
1821
1822                 stop_scan_thread();
1823                 if (msecs) {
1824                         WRITE_ONCE(jiffies_scan_wait, msecs_to_jiffies(msecs));
1825                         start_scan_thread();
1826                 }
1827         } else if (strncmp(buf, "scan", 4) == 0)
1828                 kmemleak_scan();
1829         else if (strncmp(buf, "dump=", 5) == 0)
1830                 ret = dump_str_object_info(buf + 5);
1831         else
1832                 ret = -EINVAL;
1833
1834 out:
1835         mutex_unlock(&scan_mutex);
1836         if (ret < 0)
1837                 return ret;
1838
1839         /* ignore the rest of the buffer, only one command at a time */
1840         *ppos += size;
1841         return size;
1842 }
1843
1844 static const struct file_operations kmemleak_fops = {
1845         .owner          = THIS_MODULE,
1846         .open           = kmemleak_open,
1847         .read           = seq_read,
1848         .write          = kmemleak_write,
1849         .llseek         = seq_lseek,
1850         .release        = seq_release,
1851 };
1852
1853 static void __kmemleak_do_cleanup(void)
1854 {
1855         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1856
1857         /*
1858          * Kmemleak has already been disabled, no need for RCU list traversal
1859          * or kmemleak_lock held.
1860          */
1861         list_for_each_entry_safe(object, tmp, &object_list, object_list) {
1862                 __remove_object(object);
1863                 __delete_object(object);
1864         }
1865 }
1866
1867 /*
1868  * Stop the memory scanning thread and free the kmemleak internal objects if
1869  * no previous scan thread (otherwise, kmemleak may still have some useful
1870  * information on memory leaks).
1871  */
1872 static void kmemleak_do_cleanup(struct work_struct *work)
1873 {
1874         stop_scan_thread();
1875
1876         mutex_lock(&scan_mutex);
1877         /*
1878          * Once it is made sure that kmemleak_scan has stopped, it is safe to no
1879          * longer track object freeing. Ordering of the scan thread stopping and
1880          * the memory accesses below is guaranteed by the kthread_stop()
1881          * function.
1882          */
1883         kmemleak_free_enabled = 0;
1884         mutex_unlock(&scan_mutex);
1885
1886         if (!kmemleak_found_leaks)
1887                 __kmemleak_do_cleanup();
1888         else
1889                 pr_info("Kmemleak disabled without freeing internal data. Reclaim the memory with \"echo clear > /sys/kernel/debug/kmemleak\".\n");
1890 }
1891
1892 static DECLARE_WORK(cleanup_work, kmemleak_do_cleanup);
1893
1894 /*
1895  * Disable kmemleak. No memory allocation/freeing will be traced once this
1896  * function is called. Disabling kmemleak is an irreversible operation.
1897  */
1898 static void kmemleak_disable(void)
1899 {
1900         /* atomically check whether it was already invoked */
1901         if (cmpxchg(&kmemleak_error, 0, 1))
1902                 return;
1903
1904         /* stop any memory operation tracing */
1905         kmemleak_enabled = 0;
1906
1907         /* check whether it is too early for a kernel thread */
1908         if (kmemleak_initialized)
1909                 schedule_work(&cleanup_work);
1910         else
1911                 kmemleak_free_enabled = 0;
1912
1913         pr_info("Kernel memory leak detector disabled\n");
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Allow boot-time kmemleak disabling (enabled by default).
1918  */
1919 static int __init kmemleak_boot_config(char *str)
1920 {
1921         if (!str)
1922                 return -EINVAL;
1923         if (strcmp(str, "off") == 0)
1924                 kmemleak_disable();
1925         else if (strcmp(str, "on") == 0)
1926                 kmemleak_skip_disable = 1;
1927         else
1928                 return -EINVAL;
1929         return 0;
1930 }
1931 early_param("kmemleak", kmemleak_boot_config);
1932
1933 /*
1934  * Kmemleak initialization.
1935  */
1936 void __init kmemleak_init(void)
1937 {
1938 #ifdef CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
1939         if (!kmemleak_skip_disable) {
1940                 kmemleak_disable();
1941                 return;
1942         }
1943 #endif
1944
1945         if (kmemleak_error)
1946                 return;
1947
1948         jiffies_min_age = msecs_to_jiffies(MSECS_MIN_AGE);
1949         jiffies_scan_wait = msecs_to_jiffies(SECS_SCAN_WAIT * 1000);
1950
1951         object_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_object, SLAB_NOLEAKTRACE);
1952         scan_area_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_scan_area, SLAB_NOLEAKTRACE);
1953
1954         /* register the data/bss sections */
1955         create_object((unsigned long)_sdata, _edata - _sdata,
1956                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1957         create_object((unsigned long)__bss_start, __bss_stop - __bss_start,
1958                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1959         /* only register .data..ro_after_init if not within .data */
1960         if (&__start_ro_after_init < &_sdata || &__end_ro_after_init > &_edata)
1961                 create_object((unsigned long)__start_ro_after_init,
1962                               __end_ro_after_init - __start_ro_after_init,
1963                               KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1964 }
1965
1966 /*
1967  * Late initialization function.
1968  */
1969 static int __init kmemleak_late_init(void)
1970 {
1971         kmemleak_initialized = 1;
1972
1973         debugfs_create_file("kmemleak", 0644, NULL, NULL, &kmemleak_fops);
1974
1975         if (kmemleak_error) {
1976                 /*
1977                  * Some error occurred and kmemleak was disabled. There is a
1978                  * small chance that kmemleak_disable() was called immediately
1979                  * after setting kmemleak_initialized and we may end up with
1980                  * two clean-up threads but serialized by scan_mutex.
1981                  */
1982                 schedule_work(&cleanup_work);
1983                 return -ENOMEM;
1984         }
1985
1986         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN)) {
1987                 mutex_lock(&scan_mutex);
1988                 start_scan_thread();
1989                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1990         }
1991
1992         pr_info("Kernel memory leak detector initialized (mem pool available: %d)\n",
1993                 mem_pool_free_count);
1994
1995         return 0;
1996 }
1997 late_initcall(kmemleak_late_init);