mm/slab_common.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   4  *
   5  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
   6  */
   7 #include <linux/slab.h>
   8
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/poison.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/memory.h>
  13 #include <linux/cache.h>
  14 #include <linux/compiler.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/cpu.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/seq_file.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/debugfs.h>
  21 #include <asm/cacheflush.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/page.h>
  24 #include <linux/memcontrol.h>
  25
  26 #define CREATE_TRACE_POINTS
  27 #include <trace/events/kmem.h>
  28
  29 #include "internal.h"
  30
  31 #include "slab.h"
  32
  33 enum slab_state slab_state;
  34 LIST_HEAD(slab_caches);
  35 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  36 struct kmem_cache *kmem_cache;
  37
  38 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
  39 bool usercopy_fallback __ro_after_init =
  40                 IS_ENABLED(CONFIG_HARDENED_USERCOPY_FALLBACK);
  41 module_param(usercopy_fallback, bool, 0400);
  42 MODULE_PARM_DESC(usercopy_fallback,
  43                 "WARN instead of reject usercopy whitelist violations");
  44 #endif
  45
  46 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
  47 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
  48 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
  49                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
  50
  51 /*
  52  * Set of flags that will prevent slab merging
  53  */
  54 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  55                 SLAB_TRACE | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  56                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  57
  58 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  59                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_ACCOUNT)
  60
  61 /*
  62  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  63  */
  64 static bool slab_nomerge = !IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_MERGE_DEFAULT);
  65
  66 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  67 {
  68         slab_nomerge = true;
  69         return 1;
  70 }
  71
  72 #ifdef CONFIG_SLUB
  73 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  74 #endif
  75
  76 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  77
  78 /*
  79  * Determine the size of a slab object
  80  */
  81 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  82 {
  83         return s->object_size;
  84 }
  85 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  86
  87 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  88 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
  89 {
  90         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  91                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  92                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  93                 return -EINVAL;
  94         }
  95
  96         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  97         return 0;
  98 }
  99 #else
 100 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
 101 {
 102         return 0;
 103 }
 104 #endif
 105
 106 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 107 {
 108         size_t i;
 109
 110         for (i = 0; i < nr; i++) {
 111                 if (s)
 112                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 113                 else
 114                         kfree(p[i]);
 115         }
 116 }
 117
 118 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 119                                                                 void **p)
 120 {
 121         size_t i;
 122
 123         for (i = 0; i < nr; i++) {
 124                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 125                 if (!x) {
 126                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 127                         return 0;
 128                 }
 129         }
 130         return i;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 135  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 136  */
 137 static unsigned int calculate_alignment(slab_flags_t flags,
 138                 unsigned int align, unsigned int size)
 139 {
 140         /*
 141          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 142          * suggestion if the object is sufficiently large.
 143          *
 144          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 145          * alignment though. If that is greater then use it.
 146          */
 147         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 148                 unsigned int ralign;
 149
 150                 ralign = cache_line_size();
 151                 while (size <= ralign / 2)
 152                         ralign /= 2;
 153                 align = max(align, ralign);
 154         }
 155
 156         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 157                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 158
 159         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Find a mergeable slab cache
 164  */
 165 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 166 {
 167         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 168                 return 1;
 169
 170         if (s->ctor)
 171                 return 1;
 172
 173         if (s->usersize)
 174                 return 1;
 175
 176         /*
 177          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 178          */
 179         if (s->refcount < 0)
 180                 return 1;
 181
 182         return 0;
 183 }
 184
 185 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned int size, unsigned int align,
 186                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 187 {
 188         struct kmem_cache *s;
 189
 190         if (slab_nomerge)
 191                 return NULL;
 192
 193         if (ctor)
 194                 return NULL;
 195
 196         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 197         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 198         size = ALIGN(size, align);
 199         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 200
 201         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 202                 return NULL;
 203
 204         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 205                 if (slab_unmergeable(s))
 206                         continue;
 207
 208                 if (size > s->size)
 209                         continue;
 210
 211                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 212                         continue;
 213                 /*
 214                  * Check if alignment is compatible.
 215                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 216                  */
 217                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 218                         continue;
 219
 220                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 221                         continue;
 222
 223                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 224                         (align > s->align || s->align % align))
 225                         continue;
 226
 227                 return s;
 228         }
 229         return NULL;
 230 }
 231
 232 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 233                 unsigned int object_size, unsigned int align,
 234                 slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
 235                 unsigned int usersize, void (*ctor)(void *),
 236                 struct kmem_cache *root_cache)
 237 {
 238         struct kmem_cache *s;
 239         int err;
 240
 241         if (WARN_ON(useroffset + usersize > object_size))
 242                 useroffset = usersize = 0;
 243
 244         err = -ENOMEM;
 245         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 246         if (!s)
 247                 goto out;
 248
 249         s->name = name;
 250         s->size = s->object_size = object_size;
 251         s->align = align;
 252         s->ctor = ctor;
 253         s->useroffset = useroffset;
 254         s->usersize = usersize;
 255
 256         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 257         if (err)
 258                 goto out_free_cache;
 259
 260         s->refcount = 1;
 261         list_add(&s->list, &slab_caches);
 262 out:
 263         if (err)
 264                 return ERR_PTR(err);
 265         return s;
 266
 267 out_free_cache:
 268         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 269         goto out;
 270 }
 271
 272 /**
 273  * kmem_cache_create_usercopy - Create a cache with a region suitable
 274  * for copying to userspace
 275  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 276  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 277  * @align: The required alignment for the objects.
 278  * @flags: SLAB flags
 279  * @useroffset: Usercopy region offset
 280  * @usersize: Usercopy region size
 281  * @ctor: A constructor for the objects.
 282  *
 283  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 284  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 285  *
 286  * The flags are
 287  *
 288  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 289  * to catch references to uninitialised memory.
 290  *
 291  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 292  * for buffer overruns.
 293  *
 294  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 295  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 296  * as davem.
 297  *
 298  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 299  */
 300 struct kmem_cache *
 301 kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
 302                   unsigned int size, unsigned int align,
 303                   slab_flags_t flags,
 304                   unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
 305                   void (*ctor)(void *))
 306 {
 307         struct kmem_cache *s = NULL;
 308         const char *cache_name;
 309         int err;
 310
 311         get_online_cpus();
 312         get_online_mems();
 313
 314         mutex_lock(&slab_mutex);
 315
 316         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 317         if (err) {
 318                 goto out_unlock;
 319         }
 320
 321         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 322         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 323                 err = -EINVAL;
 324                 goto out_unlock;
 325         }
 326
 327         /*
 328          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 329          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 330          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 331          * passed flags.
 332          */
 333         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 334
 335         /* Fail closed on bad usersize of useroffset values. */
 336         if (WARN_ON(!usersize && useroffset) ||
 337             WARN_ON(size < usersize || size - usersize < useroffset))
 338                 usersize = useroffset = 0;
 339
 340         if (!usersize)
 341                 s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 342         if (s)
 343                 goto out_unlock;
 344
 345         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 346         if (!cache_name) {
 347                 err = -ENOMEM;
 348                 goto out_unlock;
 349         }
 350
 351         s = create_cache(cache_name, size,
 352                          calculate_alignment(flags, align, size),
 353                          flags, useroffset, usersize, ctor, NULL);
 354         if (IS_ERR(s)) {
 355                 err = PTR_ERR(s);
 356                 kfree_const(cache_name);
 357         }
 358
 359 out_unlock:
 360         mutex_unlock(&slab_mutex);
 361
 362         put_online_mems();
 363         put_online_cpus();
 364
 365         if (err) {
 366                 if (flags & SLAB_PANIC)
 367                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 368                                 name, err);
 369                 else {
 370                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 371                                 name, err);
 372                         dump_stack();
 373                 }
 374                 return NULL;
 375         }
 376         return s;
 377 }
 378 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create_usercopy);
 379
 380 /**
 381  * kmem_cache_create - Create a cache.
 382  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 383  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 384  * @align: The required alignment for the objects.
 385  * @flags: SLAB flags
 386  * @ctor: A constructor for the objects.
 387  *
 388  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 389  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 390  *
 391  * The flags are
 392  *
 393  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 394  * to catch references to uninitialised memory.
 395  *
 396  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 397  * for buffer overruns.
 398  *
 399  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 400  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 401  * as davem.
 402  *
 403  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 404  */
 405 struct kmem_cache *
 406 kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
 407                 slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
 408 {
 409         return kmem_cache_create_usercopy(name, size, align, flags, 0, 0,
 410                                           ctor);
 411 }
 412 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 413
 414 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
 415 {
 416         LIST_HEAD(to_destroy);
 417         struct kmem_cache *s, *s2;
 418
 419         /*
 420          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
 421          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
 422          * through RCU and the associated kmem_cache are dereferenced
 423          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
 424          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
 425          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
 426          * asynchronously.
 427          */
 428         mutex_lock(&slab_mutex);
 429         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
 430         mutex_unlock(&slab_mutex);
 431
 432         if (list_empty(&to_destroy))
 433                 return;
 434
 435         rcu_barrier();
 436
 437         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
 438 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 439                 sysfs_slab_release(s);
 440 #else
 441                 slab_kmem_cache_release(s);
 442 #endif
 443         }
 444 }
 445
 446 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
 447 {
 448         /* free asan quarantined objects */
 449         kasan_cache_shutdown(s);
 450
 451         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 452                 return -EBUSY;
 453
 454         list_del(&s->list);
 455
 456         if (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) {
 457 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 458                 sysfs_slab_unlink(s);
 459 #endif
 460                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
 461                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
 462         } else {
 463 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 464                 sysfs_slab_unlink(s);
 465                 sysfs_slab_release(s);
 466 #else
 467                 slab_kmem_cache_release(s);
 468 #endif
 469         }
 470
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 475 {
 476         __kmem_cache_release(s);
 477         kfree_const(s->name);
 478         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 479 }
 480
 481 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 482 {
 483         int err;
 484
 485         if (unlikely(!s))
 486                 return;
 487
 488         get_online_cpus();
 489         get_online_mems();
 490
 491         mutex_lock(&slab_mutex);
 492
 493         s->refcount--;
 494         if (s->refcount)
 495                 goto out_unlock;
 496
 497         err = shutdown_cache(s);
 498         if (err) {
 499                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 500                        s->name);
 501                 dump_stack();
 502         }
 503 out_unlock:
 504         mutex_unlock(&slab_mutex);
 505
 506         put_online_mems();
 507         put_online_cpus();
 508 }
 509 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 510
 511 /**
 512  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 513  * @cachep: The cache to shrink.
 514  *
 515  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 516  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 517  *
 518  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
 519  */
 520 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 521 {
 522         int ret;
 523
 524         get_online_cpus();
 525         get_online_mems();
 526         kasan_cache_shrink(cachep);
 527         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 528         put_online_mems();
 529         put_online_cpus();
 530         return ret;
 531 }
 532 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 533
 534 bool slab_is_available(void)
 535 {
 536         return slab_state >= UP;
 537 }
 538
 539 #ifndef CONFIG_SLOB
 540 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 541 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
 542                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 543                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 544 {
 545         int err;
 546         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
 547
 548         s->name = name;
 549         s->size = s->object_size = size;
 550
 551         /*
 552          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
 553          * caches, regardless of SL*B debugging options.
 554          */
 555         if (is_power_of_2(size))
 556                 align = max(align, size);
 557         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
 558
 559         s->useroffset = useroffset;
 560         s->usersize = usersize;
 561
 562         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 563
 564         if (err)
 565                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
 566                                         name, size, err);
 567
 568         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 569 }
 570
 571 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
 572                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 573                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 574 {
 575         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 576
 577         if (!s)
 578                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 579
 580         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
 581         list_add(&s->list, &slab_caches);
 582         s->refcount = 1;
 583         return s;
 584 }
 585
 586 struct kmem_cache *
 587 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
 588 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
 589 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 590
 591 /*
 592  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 593  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 594  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 595  * fls.
 596  */
 597 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
 598         3,      /* 8 */
 599         4,      /* 16 */
 600         5,      /* 24 */
 601         5,      /* 32 */
 602         6,      /* 40 */
 603         6,      /* 48 */
 604         6,      /* 56 */
 605         6,      /* 64 */
 606         1,      /* 72 */
 607         1,      /* 80 */
 608         1,      /* 88 */
 609         1,      /* 96 */
 610         7,      /* 104 */
 611         7,      /* 112 */
 612         7,      /* 120 */
 613         7,      /* 128 */
 614         2,      /* 136 */
 615         2,      /* 144 */
 616         2,      /* 152 */
 617         2,      /* 160 */
 618         2,      /* 168 */
 619         2,      /* 176 */
 620         2,      /* 184 */
 621         2       /* 192 */
 622 };
 623
 624 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
 625 {
 626         return (bytes - 1) / 8;
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 631  * allocation
 632  */
 633 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 634 {
 635         unsigned int index;
 636
 637         if (size <= 192) {
 638                 if (!size)
 639                         return ZERO_SIZE_PTR;
 640
 641                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 642         } else {
 643                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
 644                         return NULL;
 645                 index = fls(size - 1);
 646         }
 647
 648         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
 649 }
 650
 651 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 652 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 653 {                                                               \
 654         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 655         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 656         .name[KMALLOC_DMA]     = "dma-kmalloc-" #__short_size,  \
 657         .size = __size,                                         \
 658 }
 659 #else
 660 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 661 {                                                               \
 662         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 663         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 664         .size = __size,                                         \
 665 }
 666 #endif
 667
 668 /*
 669  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 670  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 671  * kmalloc-67108864.
 672  */
 673 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
 674         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
 675         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
 676         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
 677         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
 678         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
 679         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
 680         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
 681         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
 682         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
 683         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
 684         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
 685         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
 686         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
 687         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
 688         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
 689         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
 690         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
 691         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
 692         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
 693         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
 694         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
 695         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M),
 696         INIT_KMALLOC_INFO(4194304, 4M),
 697         INIT_KMALLOC_INFO(8388608, 8M),
 698         INIT_KMALLOC_INFO(16777216, 16M),
 699         INIT_KMALLOC_INFO(33554432, 32M),
 700         INIT_KMALLOC_INFO(67108864, 64M)
 701 };
 702
 703 /*
 704  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 705  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 706  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 707  *
 708  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 709  * handle the index determination for the smaller caches.
 710  *
 711  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 712  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 713  */
 714 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 715 {
 716         unsigned int i;
 717
 718         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 719                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 720
 721         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 722                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
 723
 724                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 725                         break;
 726                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 727         }
 728
 729         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 730                 /*
 731                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 732                  * is 64 byte.
 733                  */
 734                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 735                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 736
 737         }
 738
 739         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 740                 /*
 741                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 742                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 743                  * instead.
 744                  */
 745                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 746                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 747         }
 748 }
 749
 750 static void __init
 751 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
 752 {
 753         if (type == KMALLOC_RECLAIM)
 754                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
 755
 756         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(
 757                                         kmalloc_info[idx].name[type],
 758                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
 759                                         kmalloc_info[idx].size);
 760 }
 761
 762 /*
 763  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 764  * may already have been created because they were needed to
 765  * enable allocations for slab creation.
 766  */
 767 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
 768 {
 769         int i;
 770         enum kmalloc_cache_type type;
 771
 772         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
 773                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 774                         if (!kmalloc_caches[type][i])
 775                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
 776
 777                         /*
 778                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
 779                          * These have to be created immediately after the
 780                          * earlier power of two caches
 781                          */
 782                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
 783                                         !kmalloc_caches[type][1])
 784                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
 785                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
 786                                         !kmalloc_caches[type][2])
 787                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
 788                 }
 789         }
 790
 791         /* Kmalloc array is now usable */
 792         slab_state = UP;
 793
 794 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 795         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 796                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
 797
 798                 if (s) {
 799                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
 800                                 kmalloc_info[i].name[KMALLOC_DMA],
 801                                 kmalloc_info[i].size,
 802                                 SLAB_CACHE_DMA | flags, 0,
 803                                 kmalloc_info[i].size);
 804                 }
 805         }
 806 #endif
 807 }
 808 #endif /* !CONFIG_SLOB */
 809
 810 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
 811 {
 812         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
 813
 814         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
 815         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
 816                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
 817         dump_stack();
 818
 819         return flags;
 820 }
 821
 822 /*
 823  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
 824  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
 825  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
 826  */
 827 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 828 {
 829         void *ret = NULL;
 830         struct page *page;
 831
 832         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
 833                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
 834
 835         flags |= __GFP_COMP;
 836         page = alloc_pages(flags, order);
 837         if (likely(page)) {
 838                 ret = page_address(page);
 839                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
 840                                     PAGE_SIZE << order);
 841         }
 842         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
 843         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
 844         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
 845         return ret;
 846 }
 847 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
 848
 849 #ifdef CONFIG_TRACING
 850 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 851 {
 852         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
 853         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
 854         return ret;
 855 }
 856 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
 857 #endif
 858
 859 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
 860 /* Randomize a generic freelist */
 861 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
 862                                unsigned int count)
 863 {
 864         unsigned int rand;
 865         unsigned int i;
 866
 867         for (i = 0; i < count; i++)
 868                 list[i] = i;
 869
 870         /* Fisher-Yates shuffle */
 871         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
 872                 rand = prandom_u32_state(state);
 873                 rand %= (i + 1);
 874                 swap(list[i], list[rand]);
 875         }
 876 }
 877
 878 /* Create a random sequence per cache */
 879 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
 880                                     gfp_t gfp)
 881 {
 882         struct rnd_state state;
 883
 884         if (count < 2 || cachep->random_seq)
 885                 return 0;
 886
 887         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
 888         if (!cachep->random_seq)
 889                 return -ENOMEM;
 890
 891         /* Get best entropy at this stage of boot */
 892         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
 893
 894         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
 895         return 0;
 896 }
 897
 898 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
 899 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
 900 {
 901         kfree(cachep->random_seq);
 902         cachep->random_seq = NULL;
 903 }
 904 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
 905
 906 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
 907 #ifdef CONFIG_SLAB
 908 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
 909 #else
 910 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
 911 #endif
 912
 913 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
 914 {
 915         /*
 916          * Output format version, so at least we can change it
 917          * without _too_ many complaints.
 918          */
 919 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
 920         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
 921 #else
 922         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
 923 #endif
 924         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
 925         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
 926         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
 927 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
 928         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
 929         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
 930 #endif
 931         seq_putc(m, '\n');
 932 }
 933
 934 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
 935 {
 936         mutex_lock(&slab_mutex);
 937         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
 938 }
 939
 940 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
 941 {
 942         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
 943 }
 944
 945 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
 946 {
 947         mutex_unlock(&slab_mutex);
 948 }
 949
 950 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
 951 {
 952         struct slabinfo sinfo;
 953
 954         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
 955         get_slabinfo(s, &sinfo);
 956
 957         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
 958                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
 959                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
 960
 961         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
 962                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
 963         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
 964                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
 965         slabinfo_show_stats(m, s);
 966         seq_putc(m, '\n');
 967 }
 968
 969 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
 970 {
 971         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
 972
 973         if (p == slab_caches.next)
 974                 print_slabinfo_header(m);
 975         cache_show(s, m);
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 void dump_unreclaimable_slab(void)
 980 {
 981         struct kmem_cache *s;
 982         struct slabinfo sinfo;
 983
 984         /*
 985          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
 986          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
 987          * risk of crash.
 988          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
 989          * without acquiring the mutex.
 990          */
 991         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
 992                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
 993                 return;
 994         }
 995
 996         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
 997         pr_info("Name                      Used          Total\n");
 998
 999         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1000                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1001                         continue;
1002
1003                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1004
1005                 if (sinfo.num_objs > 0)
1006                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1007                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1008                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1009         }
1010         mutex_unlock(&slab_mutex);
1011 }
1012
1013 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1014 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1015 {
1016         /*
1017          * Deprecated.
1018          * Please, take a look at tools/cgroup/slabinfo.py .
1019          */
1020         return 0;
1021 }
1022 #endif
1023
1024 /*
1025  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1026  *
1027  * Output layout:
1028  * cache-name
1029  * num-active-objs
1030  * total-objs
1031  * object size
1032  * num-active-slabs
1033  * total-slabs
1034  * num-pages-per-slab
1035  * + further values on SMP and with statistics enabled
1036  */
1037 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1038         .start = slab_start,
1039         .next = slab_next,
1040         .stop = slab_stop,
1041         .show = slab_show,
1042 };
1043
1044 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1045 {
1046         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1047 }
1048
1049 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1050         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1051         .proc_open      = slabinfo_open,
1052         .proc_read      = seq_read,
1053         .proc_write     = slabinfo_write,
1054         .proc_lseek     = seq_lseek,
1055         .proc_release   = seq_release,
1056 };
1057
1058 static int __init slab_proc_init(void)
1059 {
1060         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1061         return 0;
1062 }
1063 module_init(slab_proc_init);
1064
1065 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1066
1067 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1068                                            gfp_t flags)
1069 {
1070         void *ret;
1071         size_t ks;
1072
1073         ks = ksize(p);
1074
1075         if (ks >= new_size) {
1076                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1077                 return (void *)p;
1078         }
1079
1080         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1081         if (ret && p)
1082                 memcpy(ret, p, ks);
1083
1084         return ret;
1085 }
1086
1087 /**
1088  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1089  * @p: object to reallocate memory for.
1090  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1091  * @flags: the type of memory to allocate.
1092  *
1093  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1094  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1095  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1096  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1097  *
1098  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1099  */
1100 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1101 {
1102         void *ret;
1103
1104         if (unlikely(!new_size)) {
1105                 kfree(p);
1106                 return ZERO_SIZE_PTR;
1107         }
1108
1109         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1110         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1111                 kfree(p);
1112
1113         return ret;
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1116
1117 /**
1118  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1119  * @p: object to free memory of
1120  *
1121  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1122  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1123  *
1124  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1125  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1126  * careful when using this function in performance sensitive code.
1127  */
1128 void kfree_sensitive(const void *p)
1129 {
1130         size_t ks;
1131         void *mem = (void *)p;
1132
1133         ks = ksize(mem);
1134         if (ks)
1135                 memzero_explicit(mem, ks);
1136         kfree(mem);
1137 }
1138 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1139
1140 /**
1141  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1142  * @objp: Pointer to the object
1143  *
1144  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1145  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1146  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1147  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1148  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1149  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1150  * must not be freed during the duration of the call.
1151  *
1152  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1153  */
1154 size_t ksize(const void *objp)
1155 {
1156         size_t size;
1157
1158         /*
1159          * We need to check that the pointed to object is valid, and only then
1160          * unpoison the shadow memory below. We use __kasan_check_read(), to
1161          * generate a more useful report at the time ksize() is called (rather
1162          * than later where behaviour is undefined due to potential
1163          * use-after-free or double-free).
1164          *
1165          * If the pointed to memory is invalid we return 0, to avoid users of
1166          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1167          *
1168          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1169          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1170          */
1171         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !__kasan_check_read(objp, 1))
1172                 return 0;
1173
1174         size = __ksize(objp);
1175         /*
1176          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1177          * so we need to unpoison this area.
1178          */
1179         kasan_unpoison_range(objp, size);
1180         return size;
1181 }
1182 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1183
1184 /* Tracepoints definitions. */
1185 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1186 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1187 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1188 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1189 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1190 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1191
1192 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1193 {
1194         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1195                 return -ENOMEM;
1196         return 0;
1197 }
1198 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);