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 #ifndef CONFIG_SLOB
 541 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 542 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
 543                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 544                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 545 {
 546         int err;
 547         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
 548
 549         s->name = name;
 550         s->size = s->object_size = size;
 551
 552         /*
 553          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
 554          * caches, regardless of SL*B debugging options.
 555          */
 556         if (is_power_of_2(size))
 557                 align = max(align, size);
 558         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
 559
 560         s->useroffset = useroffset;
 561         s->usersize = usersize;
 562
 563         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 564
 565         if (err)
 566                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
 567                                         name, size, err);
 568
 569         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 570 }
 571
 572 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
 573                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
 574                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
 575 {
 576         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 577
 578         if (!s)
 579                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 580
 581         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
 582         list_add(&s->list, &slab_caches);
 583         s->refcount = 1;
 584         return s;
 585 }
 586
 587 struct kmem_cache *
 588 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
 589 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
 590 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 591
 592 /*
 593  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 594  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 595  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 596  * fls.
 597  */
 598 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
 599         3,      /* 8 */
 600         4,      /* 16 */
 601         5,      /* 24 */
 602         5,      /* 32 */
 603         6,      /* 40 */
 604         6,      /* 48 */
 605         6,      /* 56 */
 606         6,      /* 64 */
 607         1,      /* 72 */
 608         1,      /* 80 */
 609         1,      /* 88 */
 610         1,      /* 96 */
 611         7,      /* 104 */
 612         7,      /* 112 */
 613         7,      /* 120 */
 614         7,      /* 128 */
 615         2,      /* 136 */
 616         2,      /* 144 */
 617         2,      /* 152 */
 618         2,      /* 160 */
 619         2,      /* 168 */
 620         2,      /* 176 */
 621         2,      /* 184 */
 622         2       /* 192 */
 623 };
 624
 625 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
 626 {
 627         return (bytes - 1) / 8;
 628 }
 629
 630 /*
 631  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 632  * allocation
 633  */
 634 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 635 {
 636         unsigned int index;
 637
 638         if (size <= 192) {
 639                 if (!size)
 640                         return ZERO_SIZE_PTR;
 641
 642                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 643         } else {
 644                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
 645                         return NULL;
 646                 index = fls(size - 1);
 647         }
 648
 649         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
 650 }
 651
 652 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 653 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 654 {                                                               \
 655         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 656         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 657         .name[KMALLOC_DMA]     = "dma-kmalloc-" #__short_size,  \
 658         .size = __size,                                         \
 659 }
 660 #else
 661 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
 662 {                                                               \
 663         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
 664         .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #__short_size,  \
 665         .size = __size,                                         \
 666 }
 667 #endif
 668
 669 /*
 670  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 671  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 672  * kmalloc-67108864.
 673  */
 674 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
 675         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
 676         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
 677         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
 678         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
 679         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
 680         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
 681         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
 682         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
 683         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
 684         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
 685         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
 686         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
 687         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
 688         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
 689         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
 690         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
 691         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
 692         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
 693         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
 694         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
 695         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
 696         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M),
 697         INIT_KMALLOC_INFO(4194304, 4M),
 698         INIT_KMALLOC_INFO(8388608, 8M),
 699         INIT_KMALLOC_INFO(16777216, 16M),
 700         INIT_KMALLOC_INFO(33554432, 32M),
 701         INIT_KMALLOC_INFO(67108864, 64M)
 702 };
 703
 704 /*
 705  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 706  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 707  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 708  *
 709  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 710  * handle the index determination for the smaller caches.
 711  *
 712  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 713  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 714  */
 715 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 716 {
 717         unsigned int i;
 718
 719         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 720                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 721
 722         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 723                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
 724
 725                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 726                         break;
 727                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 728         }
 729
 730         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 731                 /*
 732                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 733                  * is 64 byte.
 734                  */
 735                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 736                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 737
 738         }
 739
 740         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 741                 /*
 742                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 743                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 744                  * instead.
 745                  */
 746                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 747                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 748         }
 749 }
 750
 751 static void __init
 752 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
 753 {
 754         if (type == KMALLOC_RECLAIM)
 755                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
 756
 757         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(
 758                                         kmalloc_info[idx].name[type],
 759                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
 760                                         kmalloc_info[idx].size);
 761 }
 762
 763 /*
 764  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 765  * may already have been created because they were needed to
 766  * enable allocations for slab creation.
 767  */
 768 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
 769 {
 770         int i;
 771         enum kmalloc_cache_type type;
 772
 773         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
 774                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 775                         if (!kmalloc_caches[type][i])
 776                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
 777
 778                         /*
 779                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
 780                          * These have to be created immediately after the
 781                          * earlier power of two caches
 782                          */
 783                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
 784                                         !kmalloc_caches[type][1])
 785                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
 786                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
 787                                         !kmalloc_caches[type][2])
 788                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
 789                 }
 790         }
 791
 792         /* Kmalloc array is now usable */
 793         slab_state = UP;
 794
 795 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 796         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 797                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
 798
 799                 if (s) {
 800                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
 801                                 kmalloc_info[i].name[KMALLOC_DMA],
 802                                 kmalloc_info[i].size,
 803                                 SLAB_CACHE_DMA | flags, 0,
 804                                 kmalloc_info[i].size);
 805                 }
 806         }
 807 #endif
 808 }
 809 #endif /* !CONFIG_SLOB */
 810
 811 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
 812 {
 813         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
 814
 815         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
 816         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
 817                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
 818         dump_stack();
 819
 820         return flags;
 821 }
 822
 823 /*
 824  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
 825  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
 826  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
 827  */
 828 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 829 {
 830         void *ret = NULL;
 831         struct page *page;
 832
 833         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
 834                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
 835
 836         flags |= __GFP_COMP;
 837         page = alloc_pages(flags, order);
 838         if (likely(page)) {
 839                 ret = page_address(page);
 840                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
 841                                     PAGE_SIZE << order);
 842         }
 843         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
 844         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
 845         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
 846         return ret;
 847 }
 848 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
 849
 850 #ifdef CONFIG_TRACING
 851 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
 852 {
 853         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
 854         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
 855         return ret;
 856 }
 857 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
 858 #endif
 859
 860 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
 861 /* Randomize a generic freelist */
 862 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
 863                                unsigned int count)
 864 {
 865         unsigned int rand;
 866         unsigned int i;
 867
 868         for (i = 0; i < count; i++)
 869                 list[i] = i;
 870
 871         /* Fisher-Yates shuffle */
 872         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
 873                 rand = prandom_u32_state(state);
 874                 rand %= (i + 1);
 875                 swap(list[i], list[rand]);
 876         }
 877 }
 878
 879 /* Create a random sequence per cache */
 880 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
 881                                     gfp_t gfp)
 882 {
 883         struct rnd_state state;
 884
 885         if (count < 2 || cachep->random_seq)
 886                 return 0;
 887
 888         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
 889         if (!cachep->random_seq)
 890                 return -ENOMEM;
 891
 892         /* Get best entropy at this stage of boot */
 893         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
 894
 895         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
 896         return 0;
 897 }
 898
 899 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
 900 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
 901 {
 902         kfree(cachep->random_seq);
 903         cachep->random_seq = NULL;
 904 }
 905 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
 906
 907 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
 908 #ifdef CONFIG_SLAB
 909 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
 910 #else
 911 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
 912 #endif
 913
 914 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
 915 {
 916         /*
 917          * Output format version, so at least we can change it
 918          * without _too_ many complaints.
 919          */
 920 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
 921         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
 922 #else
 923         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
 924 #endif
 925         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
 926         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
 927         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
 928 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
 929         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
 930         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
 931 #endif
 932         seq_putc(m, '\n');
 933 }
 934
 935 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
 936 {
 937         mutex_lock(&slab_mutex);
 938         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
 939 }
 940
 941 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
 942 {
 943         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
 944 }
 945
 946 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
 947 {
 948         mutex_unlock(&slab_mutex);
 949 }
 950
 951 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
 952 {
 953         struct slabinfo sinfo;
 954
 955         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
 956         get_slabinfo(s, &sinfo);
 957
 958         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
 959                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
 960                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
 961
 962         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
 963                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
 964         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
 965                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
 966         slabinfo_show_stats(m, s);
 967         seq_putc(m, '\n');
 968 }
 969
 970 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
 971 {
 972         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
 973
 974         if (p == slab_caches.next)
 975                 print_slabinfo_header(m);
 976         cache_show(s, m);
 977         return 0;
 978 }
 979
 980 void dump_unreclaimable_slab(void)
 981 {
 982         struct kmem_cache *s;
 983         struct slabinfo sinfo;
 984
 985         /*
 986          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
 987          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
 988          * risk of crash.
 989          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
 990          * without acquiring the mutex.
 991          */
 992         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
 993                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
 994                 return;
 995         }
 996
 997         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
 998         pr_info("Name                      Used          Total\n");
 999
1000         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1001                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1002                         continue;
1003
1004                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1005
1006                 if (sinfo.num_objs > 0)
1007                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1008                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1009                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1010         }
1011         mutex_unlock(&slab_mutex);
1012 }
1013
1014 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1015 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1016 {
1017         /*
1018          * Deprecated.
1019          * Please, take a look at tools/cgroup/slabinfo.py .
1020          */
1021         return 0;
1022 }
1023 #endif
1024
1025 /*
1026  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1027  *
1028  * Output layout:
1029  * cache-name
1030  * num-active-objs
1031  * total-objs
1032  * object size
1033  * num-active-slabs
1034  * total-slabs
1035  * num-pages-per-slab
1036  * + further values on SMP and with statistics enabled
1037  */
1038 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1039         .start = slab_start,
1040         .next = slab_next,
1041         .stop = slab_stop,
1042         .show = slab_show,
1043 };
1044
1045 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1046 {
1047         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1048 }
1049
1050 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1051         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1052         .proc_open      = slabinfo_open,
1053         .proc_read      = seq_read,
1054         .proc_write     = slabinfo_write,
1055         .proc_lseek     = seq_lseek,
1056         .proc_release   = seq_release,
1057 };
1058
1059 static int __init slab_proc_init(void)
1060 {
1061         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1062         return 0;
1063 }
1064 module_init(slab_proc_init);
1065
1066 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1067
1068 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1069                                            gfp_t flags)
1070 {
1071         void *ret;
1072         size_t ks;
1073
1074         ks = ksize(p);
1075
1076         if (ks >= new_size) {
1077                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1078                 return (void *)p;
1079         }
1080
1081         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1082         if (ret && p)
1083                 memcpy(ret, p, ks);
1084
1085         return ret;
1086 }
1087
1088 /**
1089  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1090  * @p: object to reallocate memory for.
1091  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1092  * @flags: the type of memory to allocate.
1093  *
1094  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1095  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1096  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1097  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1098  *
1099  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1100  */
1101 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1102 {
1103         void *ret;
1104
1105         if (unlikely(!new_size)) {
1106                 kfree(p);
1107                 return ZERO_SIZE_PTR;
1108         }
1109
1110         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1111         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1112                 kfree(p);
1113
1114         return ret;
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1117
1118 /**
1119  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1120  * @p: object to free memory of
1121  *
1122  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1123  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1124  *
1125  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1126  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1127  * careful when using this function in performance sensitive code.
1128  */
1129 void kfree_sensitive(const void *p)
1130 {
1131         size_t ks;
1132         void *mem = (void *)p;
1133
1134         ks = ksize(mem);
1135         if (ks)
1136                 memzero_explicit(mem, ks);
1137         kfree(mem);
1138 }
1139 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1140
1141 /**
1142  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1143  * @objp: Pointer to the object
1144  *
1145  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1146  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1147  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1148  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1149  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1150  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1151  * must not be freed during the duration of the call.
1152  *
1153  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1154  */
1155 size_t ksize(const void *objp)
1156 {
1157         size_t size;
1158
1159         /*
1160          * We need to check that the pointed to object is valid, and only then
1161          * unpoison the shadow memory below. We use __kasan_check_read(), to
1162          * generate a more useful report at the time ksize() is called (rather
1163          * than later where behaviour is undefined due to potential
1164          * use-after-free or double-free).
1165          *
1166          * If the pointed to memory is invalid we return 0, to avoid users of
1167          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1168          *
1169          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1170          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1171          */
1172         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !__kasan_check_read(objp, 1))
1173                 return 0;
1174
1175         size = __ksize(objp);
1176         /*
1177          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1178          * so we need to unpoison this area.
1179          */
1180         kasan_unpoison_range(objp, size);
1181         return size;
1182 }
1183 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1184
1185 /* Tracepoints definitions. */
1186 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1187 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1188 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1189 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1190 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1191 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1192
1193 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1194 {
1195         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1196                 return -ENOMEM;
1197         return 0;
1198 }
1199 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);