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 <linux/kasan.h>
  22 #include <asm/cacheflush.h>
  23 #include <asm/tlbflush.h>
  24 #include <asm/page.h>
  25 #include <linux/memcontrol.h>
  26
  27 #define CREATE_TRACE_POINTS
  28 #include <trace/events/kmem.h>
  29
  30 #include "internal.h"
  31
  32 #include "slab.h"
  33
  34 enum slab_state slab_state;
  35 LIST_HEAD(slab_caches);
  36 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  37 struct kmem_cache *kmem_cache;
  38
  39 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
  40 bool usercopy_fallback __ro_after_init =
  41                 IS_ENABLED(CONFIG_HARDENED_USERCOPY_FALLBACK);
  42 module_param(usercopy_fallback, bool, 0400);
  43 MODULE_PARM_DESC(usercopy_fallback,
  44                 "WARN instead of reject usercopy whitelist violations");
  45 #endif
  46
  47 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
  48 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
  49 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
  50                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
  51
  52 /*
  53  * Set of flags that will prevent slab merging
  54  */
  55 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  56                 SLAB_TRACE | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  57                 SLAB_FAILSLAB | kasan_never_merge())
  58
  59 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  60                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_ACCOUNT)
  61
  62 /*
  63  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  64  */
  65 static bool slab_nomerge = !IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_MERGE_DEFAULT);
  66
  67 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  68 {
  69         slab_nomerge = true;
  70         return 1;
  71 }
  72
  73 #ifdef CONFIG_SLUB
  74 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  75 #endif
  76
  77 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  78
  79 /*
  80  * Determine the size of a slab object
  81  */
  82 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  83 {
  84         return s->object_size;
  85 }
  86 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  87
  88 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  89 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
  90 {
  91         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  92                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  93                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  94                 return -EINVAL;
  95         }
  96
  97         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  98         return 0;
  99 }
 100 #else
 101 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
 102 {
 103         return 0;
 104 }
 105 #endif
 106
 107 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 108 {
 109         size_t i;
 110
 111         for (i = 0; i < nr; i++) {
 112                 if (s)
 113                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 114                 else
 115                         kfree(p[i]);
 116         }
 117 }
 118
 119 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 120                                                                 void **p)
 121 {
 122         size_t i;
 123
 124         for (i = 0; i < nr; i++) {
 125                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 126                 if (!x) {
 127                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 128                         return 0;
 129                 }
 130         }
 131         return i;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 136  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 137  */
 138 static unsigned int calculate_alignment(slab_flags_t flags,
 139                 unsigned int align, unsigned int size)
 140 {
 141         /*
 142          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 143          * suggestion if the object is sufficiently large.
 144          *
 145          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 146          * alignment though. If that is greater then use it.
 147          */
 148         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 149                 unsigned int ralign;
 150
 151                 ralign = cache_line_size();
 152                 while (size <= ralign / 2)
 153                         ralign /= 2;
 154                 align = max(align, ralign);
 155         }
 156
 157         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 158                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 159
 160         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 161 }
 162
 163 /*
 164  * Find a mergeable slab cache
 165  */
 166 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 167 {
 168         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 169                 return 1;
 170
 171         if (s->ctor)
 172                 return 1;
 173
 174         if (s->usersize)
 175                 return 1;
 176
 177         /*
 178          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 179          */
 180         if (s->refcount < 0)
 181                 return 1;
 182
 183         return 0;
 184 }
 185
 186 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned int size, unsigned int align,
 187                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 188 {
 189         struct kmem_cache *s;
 190
 191         if (slab_nomerge)
 192                 return NULL;
 193
 194         if (ctor)
 195                 return NULL;
 196
 197         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 198         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 199         size = ALIGN(size, align);
 200         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 201
 202         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 203                 return NULL;
 204
 205         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 206                 if (slab_unmergeable(s))
 207                         continue;
 208
 209                 if (size > s->size)
 210                         continue;
 211
 212                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 213                         continue;
 214                 /*
 215                  * Check if alignment is compatible.
 216                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 217                  */
 218                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 219                         continue;
 220
 221                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 222                         continue;
 223
 224                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 225                         (align > s->align || s->align % align))
 226                         continue;
 227
 228                 return s;
 229         }
 230         return NULL;
 231 }
 232
 233 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 234                 unsigned int object_size, unsigned int align,
 235                 slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
 236                 unsigned int usersize, void (*ctor)(void *),
 237                 struct kmem_cache *root_cache)
 238 {
 239         struct kmem_cache *s;
 240         int err;
 241
 242         if (WARN_ON(useroffset + usersize > object_size))
 243                 useroffset = usersize = 0;
 244
 245         err = -ENOMEM;
 246         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 247         if (!s)
 248                 goto out;
 249
 250         s->name = name;
 251         s->size = s->object_size = object_size;
 252         s->align = align;
 253         s->ctor = ctor;
 254         s->useroffset = useroffset;
 255         s->usersize = usersize;
 256
 257         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 258         if (err)
 259                 goto out_free_cache;
 260
 261         s->refcount = 1;
 262         list_add(&s->list, &slab_caches);
 263 out:
 264         if (err)
 265                 return ERR_PTR(err);
 266         return s;
 267
 268 out_free_cache:
 269         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 270         goto out;
 271 }
 272
 273 /**
 274  * kmem_cache_create_usercopy - Create a cache with a region suitable
 275  * for copying to userspace
 276  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 277  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 278  * @align: The required alignment for the objects.
 279  * @flags: SLAB flags
 280  * @useroffset: Usercopy region offset
 281  * @usersize: Usercopy region size
 282  * @ctor: A constructor for the objects.
 283  *
 284  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 285  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 286  *
 287  * The flags are
 288  *
 289  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 290  * to catch references to uninitialised memory.
 291  *
 292  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 293  * for buffer overruns.
 294  *
 295  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 296  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 297  * as davem.
 298  *
 299  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 300  */
 301 struct kmem_cache *
 302 kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
 303                   unsigned int size, unsigned int align,
 304                   slab_flags_t flags,
 305                   unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
 306                   void (*ctor)(void *))
 307 {
 308         struct kmem_cache *s = NULL;
 309         const char *cache_name;
 310         int err;
 311
 312         get_online_cpus();
 313         get_online_mems();
 314
 315         mutex_lock(&slab_mutex);
 316
 317         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 318         if (err) {
 319                 goto out_unlock;
 320         }
 321
 322         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 323         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 324                 err = -EINVAL;
 325                 goto out_unlock;
 326         }
 327
 328         /*
 329          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 330          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 331          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 332          * passed flags.
 333          */
 334         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 335
 336         /* Fail closed on bad usersize of useroffset values. */
 337         if (WARN_ON(!usersize && useroffset) ||
 338             WARN_ON(size < usersize || size - usersize < useroffset))
 339                 usersize = useroffset = 0;
 340
 341         if (!usersize)
 342                 s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 343         if (s)
 344                 goto out_unlock;
 345
 346         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 347         if (!cache_name) {
 348                 err = -ENOMEM;
 349                 goto out_unlock;
 350         }
 351
 352         s = create_cache(cache_name, size,
 353                          calculate_alignment(flags, align, size),
 354                          flags, useroffset, usersize, ctor, NULL);
 355         if (IS_ERR(s)) {
 356                 err = PTR_ERR(s);
 357                 kfree_const(cache_name);
 358         }
 359
 360 out_unlock:
 361         mutex_unlock(&slab_mutex);
 362
 363         put_online_mems();
 364         put_online_cpus();
 365
 366         if (err) {
 367                 if (flags & SLAB_PANIC)
 368                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 369                                 name, err);
 370                 else {
 371                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 372                                 name, err);
 373                         dump_stack();
 374                 }
 375                 return NULL;
 376         }
 377         return s;
 378 }
 379 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create_usercopy);
 380
 381 /**
 382  * kmem_cache_create - Create a cache.
 383  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 384  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 385  * @align: The required alignment for the objects.
 386  * @flags: SLAB flags
 387  * @ctor: A constructor for the objects.
 388  *
 389  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 390  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 391  *
 392  * The flags are
 393  *
 394  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 395  * to catch references to uninitialised memory.
 396  *
 397  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 398  * for buffer overruns.
 399  *
 400  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 401  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 402  * as davem.
 403  *
 404  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 405  */
 406 struct kmem_cache *
 407 kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
 408                 slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
 409 {
 410         return kmem_cache_create_usercopy(name, size, align, flags, 0, 0,
 411                                           ctor);
 412 }
 413 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 414
 415 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
 416 {
 417         LIST_HEAD(to_destroy);
 418         struct kmem_cache *s, *s2;
 419
 420         /*
 421          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
 422          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
 423          * through RCU and the associated kmem_cache are dereferenced
 424          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
 425          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
 426          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
 427          * asynchronously.
 428          */
 429         mutex_lock(&slab_mutex);
 430         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
 431         mutex_unlock(&slab_mutex);
 432
 433         if (list_empty(&to_destroy))
 434                 return;
 435
 436         rcu_barrier();
 437
 438         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
 439 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 440                 sysfs_slab_release(s);
 441 #else
 442                 slab_kmem_cache_release(s);
 443 #endif
 444         }
 445 }
 446
 447 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
 448 {
 449         /* free asan quarantined objects */
 450         kasan_cache_shutdown(s);
 451
 452         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 453                 return -EBUSY;
 454
 455         list_del(&s->list);
 456
 457         if (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) {
 458 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 459                 sysfs_slab_unlink(s);
 460 #endif
 461                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
 462                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
 463         } else {
 464 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 465                 sysfs_slab_unlink(s);
 466                 sysfs_slab_release(s);
 467 #else
 468                 slab_kmem_cache_release(s);
 469 #endif
 470         }
 471
 472         return 0;
 473 }
 474
 475 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 476 {
 477         __kmem_cache_release(s);
 478         kfree_const(s->name);
 479         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 480 }
 481
 482 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 483 {
 484         int err;
 485
 486         if (unlikely(!s))
 487                 return;
 488
 489         get_online_cpus();
 490         get_online_mems();
 491
 492         mutex_lock(&slab_mutex);
 493
 494         s->refcount--;
 495         if (s->refcount)
 496                 goto out_unlock;
 497
 498         err = shutdown_cache(s);
 499         if (err) {
 500                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 501                        s->name);
 502                 dump_stack();
 503         }
 504 out_unlock:
 505         mutex_unlock(&slab_mutex);
 506
 507         put_online_mems();
 508         put_online_cpus();
 509 }
 510 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 511
 512 /**
 513  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 514  * @cachep: The cache to shrink.
 515  *
 516  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 517  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 518  *
 519  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
 520  */
 521 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 522 {
 523         int ret;
 524
 525         get_online_cpus();
 526         get_online_mems();
 527         kasan_cache_shrink(cachep);
 528         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 529         put_online_mems();
 530         put_online_cpus();
 531         return ret;
 532 }
 533 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 534
 535 bool slab_is_available(void)
 536 {
 537         return slab_state >= UP;
 538 }
 539
 540 /**
 541  * kmem_valid_obj - does the pointer reference a valid slab object?
 542  * @object: pointer to query.
 543  *
 544  * Return: %true if the pointer is to a not-yet-freed object from
 545  * kmalloc() or kmem_cache_alloc(), either %true or %false if the pointer
 546  * is to an already-freed object, and %false otherwise.
 547  */
 548 bool kmem_valid_obj(void *object)
 549 {
 550         struct page *page;
 551
 552         /* Some arches consider ZERO_SIZE_PTR to be a valid address. */
 553         if (object < (void *)PAGE_SIZE || !virt_addr_valid(object))
 554                 return false;
 555         page = virt_to_head_page(object);
 556         return PageSlab(page);
 557 }
 558
 559 /**
 560  * kmem_dump_obj - Print available slab provenance information
 561  * @object: slab object for which to find provenance information.
 562  *
 563  * This function uses pr_cont(), so that the caller is expected to have
 564  * printed out whatever preamble is appropriate.  The provenance information
 565  * depends on the type of object and on how much debugging is enabled.
 566  * For a slab-cache object, the fact that it is a slab object is printed,
 567  * and, if available, the slab name, return address, and stack trace from
 568  * the allocation of that object.
 569  *
 570  * This function will splat if passed a pointer to a non-slab object.
 571  * If you are not sure what type of object you have, you should instead
 572  * use mem_dump_obj().
 573  */
 574 void kmem_dump_obj(void *object)
 575 {
 576         char *cp = IS_ENABLED(CONFIG_MMU) ? "" : "/vmalloc";
 577         int i;
 578         struct page *page;
 579         unsigned long ptroffset;
 580         struct kmem_obj_info kp = { };
 581
 582         if (WARN_ON_ONCE(!virt_addr_valid(object)))
 583                 return;
 584         page = virt_to_head_page(object);
 585         if (WARN_ON_ONCE(!PageSlab(page))) {
 586                 pr_cont(" non-slab memory.\n");
 587                 return;
 588         }
 589         kmem_obj_info(&kp, object, page);
 590         if (kp.kp_slab_cache)
 591                 pr_cont(" slab%s %s", cp, kp.kp_slab_cache->name);
 592         else
 593                 pr_cont(" slab%s", cp);
 594         if (kp.kp_objp)
 595                 pr_cont(" start %px", kp.kp_objp);
 596         if (kp.kp_data_offset)
 597                 pr_cont(" data offset %lu", kp.kp_data_offset);
 598         if (kp.kp_objp) {
 599                 ptroffset = ((char *)object - (char *)kp.kp_objp) - kp.kp_data_offset;
 600                 pr_cont(" pointer offset %lu", ptroffset);
 601         }
 602         if (kp.kp_slab_cache && kp.kp_slab_cache->usersize)
 603                 pr_cont(" size %u", kp.kp_slab_cache->usersize);
 604         if (kp.kp_ret)
 605                 pr_cont(" allocated at %pS\n", kp.kp_ret);
 606         else
 607                 pr_cont("\n");
 608         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_stack); i++) {
 609                 if (!kp.kp_stack[i])
 610                         break;
 611                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_stack[i]);
 612         }
 613 }
 614
 615 #ifndef CONFIG_SLOB
 616 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 617 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
 618                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 619                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 620 {
 621         int err;
 622         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
 623
 624         s->name = name;
 625         s->size = s->object_size = size;
 626
 627         /*
 628          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
 629          * caches, regardless of SL*B debugging options.
 630          */
 631         if (is_power_of_2(size))
 632                 align = max(align, size);
 633         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
 634
 635         s->useroffset = useroffset;
 636         s->usersize = usersize;
 637
 638         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 639
 640         if (err)
 641                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
 642                                         name, size, err);
 643
 644         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 645 }
 646
 647 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
 648                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 649                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 650 {
 651         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 652
 653         if (!s)
 654                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 655
 656         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
 657         list_add(&s->list, &slab_caches);
 658         s->refcount = 1;
 659         return s;
 660 }
 661
 662 struct kmem_cache *
 663 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
 664 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
 665 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 666
 667 /*
 668  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 669  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 670  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 671  * fls.
 672  */
 673 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
 674         3,      /* 8 */
 675         4,      /* 16 */
 676         5,      /* 24 */
 677         5,      /* 32 */
 678         6,      /* 40 */
 679         6,      /* 48 */
 680         6,      /* 56 */
 681         6,      /* 64 */
 682         1,      /* 72 */
 683         1,      /* 80 */
 684         1,      /* 88 */
 685         1,      /* 96 */
 686         7,      /* 104 */
 687         7,      /* 112 */
 688         7,      /* 120 */
 689         7,      /* 128 */
 690         2,      /* 136 */
 691         2,      /* 144 */
 692         2,      /* 152 */
 693         2,      /* 160 */
 694         2,      /* 168 */
 695         2,      /* 176 */
 696         2,      /* 184 */
 697         2       /* 192 */
 698 };
 699
 700 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
 701 {
 702         return (bytes - 1) / 8;
 703 }
 704
 705 /*
 706  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 707  * allocation
 708  */
 709 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 710 {
 711         unsigned int index;
 712
 713         if (size <= 192) {
 714                 if (!size)
 715                         return ZERO_SIZE_PTR;
 716
 717                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 718         } else {
 719                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
 720                         return NULL;
 721                 index = fls(size - 1);
 722         }
 723
 724         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
 725 }
 726
 727 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 728 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 729 {                                                               \
 730         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 731         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 732         .name[KMALLOC_DMA]     = "dma-kmalloc-" #__short_size,  \
 733         .size = __size,                                         \
 734 }
 735 #else
 736 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 737 {                                                               \
 738         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 739         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 740         .size = __size,                                         \
 741 }
 742 #endif
 743
 744 /*
 745  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 746  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 747  * kmalloc-67108864.
 748  */
 749 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
 750         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
 751         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
 752         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
 753         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
 754         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
 755         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
 756         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
 757         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
 758         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
 759         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
 760         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
 761         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
 762         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
 763         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
 764         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
 765         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
 766         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
 767         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
 768         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
 769         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
 770         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
 771         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M),
 772         INIT_KMALLOC_INFO(4194304, 4M),
 773         INIT_KMALLOC_INFO(8388608, 8M),
 774         INIT_KMALLOC_INFO(16777216, 16M),
 775         INIT_KMALLOC_INFO(33554432, 32M),
 776         INIT_KMALLOC_INFO(67108864, 64M)
 777 };
 778
 779 /*
 780  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 781  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 782  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 783  *
 784  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 785  * handle the index determination for the smaller caches.
 786  *
 787  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 788  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 789  */
 790 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 791 {
 792         unsigned int i;
 793
 794         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 795                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 796
 797         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 798                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
 799
 800                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 801                         break;
 802                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 803         }
 804
 805         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 806                 /*
 807                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 808                  * is 64 byte.
 809                  */
 810                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 811                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 812
 813         }
 814
 815         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 816                 /*
 817                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 818                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 819                  * instead.
 820                  */
 821                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 822                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 823         }
 824 }
 825
 826 static void __init
 827 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
 828 {
 829         if (type == KMALLOC_RECLAIM)
 830                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
 831
 832         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(
 833                                         kmalloc_info[idx].name[type],
 834                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
 835                                         kmalloc_info[idx].size);
 836 }
 837
 838 /*
 839  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 840  * may already have been created because they were needed to
 841  * enable allocations for slab creation.
 842  */
 843 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
 844 {
 845         int i;
 846         enum kmalloc_cache_type type;
 847
 848         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
 849                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 850                         if (!kmalloc_caches[type][i])
 851                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
 852
 853                         /*
 854                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
 855                          * These have to be created immediately after the
 856                          * earlier power of two caches
 857                          */
 858                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
 859                                         !kmalloc_caches[type][1])
 860                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
 861                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
 862                                         !kmalloc_caches[type][2])
 863                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
 864                 }
 865         }
 866
 867         /* Kmalloc array is now usable */
 868         slab_state = UP;
 869
 870 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 871         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 872                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
 873
 874                 if (s) {
 875                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
 876                                 kmalloc_info[i].name[KMALLOC_DMA],
 877                                 kmalloc_info[i].size,
 878                                 SLAB_CACHE_DMA | flags, 0,
 879                                 kmalloc_info[i].size);
 880                 }
 881         }
 882 #endif
 883 }
 884 #endif /* !CONFIG_SLOB */
 885
 886 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
 887 {
 888         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
 889
 890         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
 891         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
 892                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
 893         dump_stack();
 894
 895         return flags;
 896 }
 897
 898 /*
 899  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
 900  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
 901  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
 902  */
 903 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 904 {
 905         void *ret = NULL;
 906         struct page *page;
 907
 908         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
 909                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
 910
 911         flags |= __GFP_COMP;
 912         page = alloc_pages(flags, order);
 913         if (likely(page)) {
 914                 ret = page_address(page);
 915                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
 916                                     PAGE_SIZE << order);
 917         }
 918         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
 919         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
 920         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
 921         return ret;
 922 }
 923 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
 924
 925 #ifdef CONFIG_TRACING
 926 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 927 {
 928         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
 929         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
 930         return ret;
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
 933 #endif
 934
 935 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
 936 /* Randomize a generic freelist */
 937 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
 938                                unsigned int count)
 939 {
 940         unsigned int rand;
 941         unsigned int i;
 942
 943         for (i = 0; i < count; i++)
 944                 list[i] = i;
 945
 946         /* Fisher-Yates shuffle */
 947         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
 948                 rand = prandom_u32_state(state);
 949                 rand %= (i + 1);
 950                 swap(list[i], list[rand]);
 951         }
 952 }
 953
 954 /* Create a random sequence per cache */
 955 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
 956                                     gfp_t gfp)
 957 {
 958         struct rnd_state state;
 959
 960         if (count < 2 || cachep->random_seq)
 961                 return 0;
 962
 963         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
 964         if (!cachep->random_seq)
 965                 return -ENOMEM;
 966
 967         /* Get best entropy at this stage of boot */
 968         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
 969
 970         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
 971         return 0;
 972 }
 973
 974 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
 975 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
 976 {
 977         kfree(cachep->random_seq);
 978         cachep->random_seq = NULL;
 979 }
 980 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
 981
 982 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
 983 #ifdef CONFIG_SLAB
 984 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
 985 #else
 986 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
 987 #endif
 988
 989 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
 990 {
 991         /*
 992          * Output format version, so at least we can change it
 993          * without _too_ many complaints.
 994          */
 995 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
 996         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
 997 #else
 998         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
 999 #endif
1000         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1001         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1002         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1003 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1004         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1005         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1006 #endif
1007         seq_putc(m, '\n');
1008 }
1009
1010 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1011 {
1012         mutex_lock(&slab_mutex);
1013         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1014 }
1015
1016 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1017 {
1018         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1019 }
1020
1021 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1022 {
1023         mutex_unlock(&slab_mutex);
1024 }
1025
1026 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1027 {
1028         struct slabinfo sinfo;
1029
1030         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1031         get_slabinfo(s, &sinfo);
1032
1033         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1034                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1035                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1036
1037         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1038                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1039         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1040                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1041         slabinfo_show_stats(m, s);
1042         seq_putc(m, '\n');
1043 }
1044
1045 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1046 {
1047         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1048
1049         if (p == slab_caches.next)
1050                 print_slabinfo_header(m);
1051         cache_show(s, m);
1052         return 0;
1053 }
1054
1055 void dump_unreclaimable_slab(void)
1056 {
1057         struct kmem_cache *s;
1058         struct slabinfo sinfo;
1059
1060         /*
1061          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1062          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1063          * risk of crash.
1064          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1065          * without acquiring the mutex.
1066          */
1067         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1068                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1069                 return;
1070         }
1071
1072         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1073         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1074
1075         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1076                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1077                         continue;
1078
1079                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1080
1081                 if (sinfo.num_objs > 0)
1082                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1083                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1084                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1085         }
1086         mutex_unlock(&slab_mutex);
1087 }
1088
1089 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1090 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1091 {
1092         /*
1093          * Deprecated.
1094          * Please, take a look at tools/cgroup/slabinfo.py .
1095          */
1096         return 0;
1097 }
1098 #endif
1099
1100 /*
1101  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1102  *
1103  * Output layout:
1104  * cache-name
1105  * num-active-objs
1106  * total-objs
1107  * object size
1108  * num-active-slabs
1109  * total-slabs
1110  * num-pages-per-slab
1111  * + further values on SMP and with statistics enabled
1112  */
1113 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1114         .start = slab_start,
1115         .next = slab_next,
1116         .stop = slab_stop,
1117         .show = slab_show,
1118 };
1119
1120 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1121 {
1122         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1123 }
1124
1125 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1126         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1127         .proc_open      = slabinfo_open,
1128         .proc_read      = seq_read,
1129         .proc_write     = slabinfo_write,
1130         .proc_lseek     = seq_lseek,
1131         .proc_release   = seq_release,
1132 };
1133
1134 static int __init slab_proc_init(void)
1135 {
1136         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1137         return 0;
1138 }
1139 module_init(slab_proc_init);
1140
1141 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1142
1143 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1144                                            gfp_t flags)
1145 {
1146         void *ret;
1147         size_t ks;
1148
1149         ks = ksize(p);
1150
1151         if (ks >= new_size) {
1152                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1153                 return (void *)p;
1154         }
1155
1156         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1157         if (ret && p)
1158                 memcpy(ret, p, ks);
1159
1160         return ret;
1161 }
1162
1163 /**
1164  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1165  * @p: object to reallocate memory for.
1166  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1167  * @flags: the type of memory to allocate.
1168  *
1169  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1170  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1171  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1172  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1173  *
1174  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1175  */
1176 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1177 {
1178         void *ret;
1179
1180         if (unlikely(!new_size)) {
1181                 kfree(p);
1182                 return ZERO_SIZE_PTR;
1183         }
1184
1185         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1186         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1187                 kfree(p);
1188
1189         return ret;
1190 }
1191 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1192
1193 /**
1194  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1195  * @p: object to free memory of
1196  *
1197  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1198  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1199  *
1200  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1201  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1202  * careful when using this function in performance sensitive code.
1203  */
1204 void kfree_sensitive(const void *p)
1205 {
1206         size_t ks;
1207         void *mem = (void *)p;
1208
1209         ks = ksize(mem);
1210         if (ks)
1211                 memzero_explicit(mem, ks);
1212         kfree(mem);
1213 }
1214 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1215
1216 /**
1217  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1218  * @objp: Pointer to the object
1219  *
1220  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1221  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1222  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1223  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1224  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1225  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1226  * must not be freed during the duration of the call.
1227  *
1228  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1229  */
1230 size_t ksize(const void *objp)
1231 {
1232         size_t size;
1233
1234         /*
1235          * We need to check that the pointed to object is valid, and only then
1236          * unpoison the shadow memory below. We use __kasan_check_read(), to
1237          * generate a more useful report at the time ksize() is called (rather
1238          * than later where behaviour is undefined due to potential
1239          * use-after-free or double-free).
1240          *
1241          * If the pointed to memory is invalid we return 0, to avoid users of
1242          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1243          *
1244          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1245          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1246          */
1247         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !__kasan_check_read(objp, 1))
1248                 return 0;
1249
1250         size = __ksize(objp);
1251         /*
1252          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1253          * so we need to unpoison this area.
1254          */
1255         kasan_unpoison_range(objp, size);
1256         return size;
1257 }
1258 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1259
1260 /* Tracepoints definitions. */
1261 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1262 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1263 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1264 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1265 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1266 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1267
1268 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1269 {
1270         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1271                 return -ENOMEM;
1272         return 0;
1273 }
1274 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);