Merge tag 'cxl-for-6.9' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cxl/cxl
[linux-2.6-microblaze.git] / 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/kfence.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/cpu.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <linux/dma-mapping.h>
21 #include <linux/swiotlb.h>
22 #include <linux/proc_fs.h>
23 #include <linux/debugfs.h>
24 #include <linux/kmemleak.h>
25 #include <linux/kasan.h>
26 #include <asm/cacheflush.h>
27 #include <asm/tlbflush.h>
28 #include <asm/page.h>
29 #include <linux/memcontrol.h>
30 #include <linux/stackdepot.h>
31
32 #include "internal.h"
33 #include "slab.h"
34
35 #define CREATE_TRACE_POINTS
36 #include <trace/events/kmem.h>
37
38 enum slab_state slab_state;
39 LIST_HEAD(slab_caches);
40 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
41 struct kmem_cache *kmem_cache;
42
43 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
44 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
45 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
46                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
47
48 /*
49  * Set of flags that will prevent slab merging
50  */
51 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
52                 SLAB_TRACE | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
53                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_NO_MERGE)
54
55 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
56                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_ACCOUNT)
57
58 /*
59  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
60  */
61 static bool slab_nomerge = !IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_MERGE_DEFAULT);
62
63 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
64 {
65         slab_nomerge = true;
66         return 1;
67 }
68
69 static int __init setup_slab_merge(char *str)
70 {
71         slab_nomerge = false;
72         return 1;
73 }
74
75 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
76 __setup_param("slub_merge", slub_merge, setup_slab_merge, 0);
77
78 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
79 __setup("slab_merge", setup_slab_merge);
80
81 /*
82  * Determine the size of a slab object
83  */
84 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
85 {
86         return s->object_size;
87 }
88 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
89
90 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
91 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
92 {
93         if (!name || in_interrupt() || size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
94                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
95                 return -EINVAL;
96         }
97
98         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
99         return 0;
100 }
101 #else
102 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
103 {
104         return 0;
105 }
106 #endif
107
108 /*
109  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
110  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
111  */
112 static unsigned int calculate_alignment(slab_flags_t flags,
113                 unsigned int align, unsigned int size)
114 {
115         /*
116          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
117          * suggestion if the object is sufficiently large.
118          *
119          * The hardware cache alignment cannot override the specified
120          * alignment though. If that is greater then use it.
121          */
122         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
123                 unsigned int ralign;
124
125                 ralign = cache_line_size();
126                 while (size <= ralign / 2)
127                         ralign /= 2;
128                 align = max(align, ralign);
129         }
130
131         align = max(align, arch_slab_minalign());
132
133         return ALIGN(align, sizeof(void *));
134 }
135
136 /*
137  * Find a mergeable slab cache
138  */
139 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
140 {
141         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
142                 return 1;
143
144         if (s->ctor)
145                 return 1;
146
147 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
148         if (s->usersize)
149                 return 1;
150 #endif
151
152         /*
153          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
154          */
155         if (s->refcount < 0)
156                 return 1;
157
158         return 0;
159 }
160
161 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned int size, unsigned int align,
162                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
163 {
164         struct kmem_cache *s;
165
166         if (slab_nomerge)
167                 return NULL;
168
169         if (ctor)
170                 return NULL;
171
172         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
173         align = calculate_alignment(flags, align, size);
174         size = ALIGN(size, align);
175         flags = kmem_cache_flags(flags, name);
176
177         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
178                 return NULL;
179
180         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
181                 if (slab_unmergeable(s))
182                         continue;
183
184                 if (size > s->size)
185                         continue;
186
187                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
188                         continue;
189                 /*
190                  * Check if alignment is compatible.
191                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
192                  */
193                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
194                         continue;
195
196                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
197                         continue;
198
199                 return s;
200         }
201         return NULL;
202 }
203
204 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
205                 unsigned int object_size, unsigned int align,
206                 slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
207                 unsigned int usersize, void (*ctor)(void *),
208                 struct kmem_cache *root_cache)
209 {
210         struct kmem_cache *s;
211         int err;
212
213         if (WARN_ON(useroffset + usersize > object_size))
214                 useroffset = usersize = 0;
215
216         err = -ENOMEM;
217         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
218         if (!s)
219                 goto out;
220
221         s->name = name;
222         s->size = s->object_size = object_size;
223         s->align = align;
224         s->ctor = ctor;
225 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
226         s->useroffset = useroffset;
227         s->usersize = usersize;
228 #endif
229
230         err = __kmem_cache_create(s, flags);
231         if (err)
232                 goto out_free_cache;
233
234         s->refcount = 1;
235         list_add(&s->list, &slab_caches);
236         return s;
237
238 out_free_cache:
239         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
240 out:
241         return ERR_PTR(err);
242 }
243
244 /**
245  * kmem_cache_create_usercopy - Create a cache with a region suitable
246  * for copying to userspace
247  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
248  * @size: The size of objects to be created in this cache.
249  * @align: The required alignment for the objects.
250  * @flags: SLAB flags
251  * @useroffset: Usercopy region offset
252  * @usersize: Usercopy region size
253  * @ctor: A constructor for the objects.
254  *
255  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
256  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
257  *
258  * The flags are
259  *
260  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
261  * to catch references to uninitialised memory.
262  *
263  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
264  * for buffer overruns.
265  *
266  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
267  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
268  * as davem.
269  *
270  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
271  */
272 struct kmem_cache *
273 kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
274                   unsigned int size, unsigned int align,
275                   slab_flags_t flags,
276                   unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
277                   void (*ctor)(void *))
278 {
279         struct kmem_cache *s = NULL;
280         const char *cache_name;
281         int err;
282
283 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
284         /*
285          * If no slab_debug was enabled globally, the static key is not yet
286          * enabled by setup_slub_debug(). Enable it if the cache is being
287          * created with any of the debugging flags passed explicitly.
288          * It's also possible that this is the first cache created with
289          * SLAB_STORE_USER and we should init stack_depot for it.
290          */
291         if (flags & SLAB_DEBUG_FLAGS)
292                 static_branch_enable(&slub_debug_enabled);
293         if (flags & SLAB_STORE_USER)
294                 stack_depot_init();
295 #endif
296
297         mutex_lock(&slab_mutex);
298
299         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
300         if (err) {
301                 goto out_unlock;
302         }
303
304         /* Refuse requests with allocator specific flags */
305         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
306                 err = -EINVAL;
307                 goto out_unlock;
308         }
309
310         /*
311          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
312          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
313          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
314          * passed flags.
315          */
316         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
317
318         /* Fail closed on bad usersize of useroffset values. */
319         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HARDENED_USERCOPY) ||
320             WARN_ON(!usersize && useroffset) ||
321             WARN_ON(size < usersize || size - usersize < useroffset))
322                 usersize = useroffset = 0;
323
324         if (!usersize)
325                 s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
326         if (s)
327                 goto out_unlock;
328
329         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
330         if (!cache_name) {
331                 err = -ENOMEM;
332                 goto out_unlock;
333         }
334
335         s = create_cache(cache_name, size,
336                          calculate_alignment(flags, align, size),
337                          flags, useroffset, usersize, ctor, NULL);
338         if (IS_ERR(s)) {
339                 err = PTR_ERR(s);
340                 kfree_const(cache_name);
341         }
342
343 out_unlock:
344         mutex_unlock(&slab_mutex);
345
346         if (err) {
347                 if (flags & SLAB_PANIC)
348                         panic("%s: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
349                                 __func__, name, err);
350                 else {
351                         pr_warn("%s(%s) failed with error %d\n",
352                                 __func__, name, err);
353                         dump_stack();
354                 }
355                 return NULL;
356         }
357         return s;
358 }
359 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create_usercopy);
360
361 /**
362  * kmem_cache_create - Create a cache.
363  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
364  * @size: The size of objects to be created in this cache.
365  * @align: The required alignment for the objects.
366  * @flags: SLAB flags
367  * @ctor: A constructor for the objects.
368  *
369  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
370  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
371  *
372  * The flags are
373  *
374  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
375  * to catch references to uninitialised memory.
376  *
377  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
378  * for buffer overruns.
379  *
380  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
381  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
382  * as davem.
383  *
384  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
385  */
386 struct kmem_cache *
387 kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
388                 slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
389 {
390         return kmem_cache_create_usercopy(name, size, align, flags, 0, 0,
391                                           ctor);
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
394
395 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
396 /*
397  * For a given kmem_cache, kmem_cache_destroy() should only be called
398  * once or there will be a use-after-free problem. The actual deletion
399  * and release of the kobject does not need slab_mutex or cpu_hotplug_lock
400  * protection. So they are now done without holding those locks.
401  *
402  * Note that there will be a slight delay in the deletion of sysfs files
403  * if kmem_cache_release() is called indrectly from a work function.
404  */
405 static void kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
406 {
407         if (slab_state >= FULL) {
408                 sysfs_slab_unlink(s);
409                 sysfs_slab_release(s);
410         } else {
411                 slab_kmem_cache_release(s);
412         }
413 }
414 #else
415 static void kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
416 {
417         slab_kmem_cache_release(s);
418 }
419 #endif
420
421 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
422 {
423         LIST_HEAD(to_destroy);
424         struct kmem_cache *s, *s2;
425
426         /*
427          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
428          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
429          * through RCU and the associated kmem_cache are dereferenced
430          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
431          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
432          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
433          * asynchronously.
434          */
435         mutex_lock(&slab_mutex);
436         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
437         mutex_unlock(&slab_mutex);
438
439         if (list_empty(&to_destroy))
440                 return;
441
442         rcu_barrier();
443
444         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
445                 debugfs_slab_release(s);
446                 kfence_shutdown_cache(s);
447                 kmem_cache_release(s);
448         }
449 }
450
451 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
452 {
453         /* free asan quarantined objects */
454         kasan_cache_shutdown(s);
455
456         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
457                 return -EBUSY;
458
459         list_del(&s->list);
460
461         if (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) {
462                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
463                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
464         } else {
465                 kfence_shutdown_cache(s);
466                 debugfs_slab_release(s);
467         }
468
469         return 0;
470 }
471
472 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
473 {
474         __kmem_cache_release(s);
475         kfree_const(s->name);
476         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
477 }
478
479 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
480 {
481         int err = -EBUSY;
482         bool rcu_set;
483
484         if (unlikely(!s) || !kasan_check_byte(s))
485                 return;
486
487         cpus_read_lock();
488         mutex_lock(&slab_mutex);
489
490         rcu_set = s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU;
491
492         s->refcount--;
493         if (s->refcount)
494                 goto out_unlock;
495
496         err = shutdown_cache(s);
497         WARN(err, "%s %s: Slab cache still has objects when called from %pS",
498              __func__, s->name, (void *)_RET_IP_);
499 out_unlock:
500         mutex_unlock(&slab_mutex);
501         cpus_read_unlock();
502         if (!err && !rcu_set)
503                 kmem_cache_release(s);
504 }
505 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
506
507 /**
508  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
509  * @cachep: The cache to shrink.
510  *
511  * Releases as many slabs as possible for a cache.
512  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
513  *
514  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
515  */
516 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
517 {
518         kasan_cache_shrink(cachep);
519
520         return __kmem_cache_shrink(cachep);
521 }
522 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
523
524 bool slab_is_available(void)
525 {
526         return slab_state >= UP;
527 }
528
529 #ifdef CONFIG_PRINTK
530 static void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
531 {
532         if (__kfence_obj_info(kpp, object, slab))
533                 return;
534         __kmem_obj_info(kpp, object, slab);
535 }
536
537 /**
538  * kmem_dump_obj - Print available slab provenance information
539  * @object: slab object for which to find provenance information.
540  *
541  * This function uses pr_cont(), so that the caller is expected to have
542  * printed out whatever preamble is appropriate.  The provenance information
543  * depends on the type of object and on how much debugging is enabled.
544  * For a slab-cache object, the fact that it is a slab object is printed,
545  * and, if available, the slab name, return address, and stack trace from
546  * the allocation and last free path of that object.
547  *
548  * Return: %true if the pointer is to a not-yet-freed object from
549  * kmalloc() or kmem_cache_alloc(), either %true or %false if the pointer
550  * is to an already-freed object, and %false otherwise.
551  */
552 bool kmem_dump_obj(void *object)
553 {
554         char *cp = IS_ENABLED(CONFIG_MMU) ? "" : "/vmalloc";
555         int i;
556         struct slab *slab;
557         unsigned long ptroffset;
558         struct kmem_obj_info kp = { };
559
560         /* Some arches consider ZERO_SIZE_PTR to be a valid address. */
561         if (object < (void *)PAGE_SIZE || !virt_addr_valid(object))
562                 return false;
563         slab = virt_to_slab(object);
564         if (!slab)
565                 return false;
566
567         kmem_obj_info(&kp, object, slab);
568         if (kp.kp_slab_cache)
569                 pr_cont(" slab%s %s", cp, kp.kp_slab_cache->name);
570         else
571                 pr_cont(" slab%s", cp);
572         if (is_kfence_address(object))
573                 pr_cont(" (kfence)");
574         if (kp.kp_objp)
575                 pr_cont(" start %px", kp.kp_objp);
576         if (kp.kp_data_offset)
577                 pr_cont(" data offset %lu", kp.kp_data_offset);
578         if (kp.kp_objp) {
579                 ptroffset = ((char *)object - (char *)kp.kp_objp) - kp.kp_data_offset;
580                 pr_cont(" pointer offset %lu", ptroffset);
581         }
582         if (kp.kp_slab_cache && kp.kp_slab_cache->object_size)
583                 pr_cont(" size %u", kp.kp_slab_cache->object_size);
584         if (kp.kp_ret)
585                 pr_cont(" allocated at %pS\n", kp.kp_ret);
586         else
587                 pr_cont("\n");
588         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_stack); i++) {
589                 if (!kp.kp_stack[i])
590                         break;
591                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_stack[i]);
592         }
593
594         if (kp.kp_free_stack[0])
595                 pr_cont(" Free path:\n");
596
597         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_free_stack); i++) {
598                 if (!kp.kp_free_stack[i])
599                         break;
600                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_free_stack[i]);
601         }
602
603         return true;
604 }
605 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_dump_obj);
606 #endif
607
608 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
609 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
610                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
611                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
612 {
613         int err;
614         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
615
616         s->name = name;
617         s->size = s->object_size = size;
618
619         /*
620          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
621          * caches, regardless of SL*B debugging options.
622          */
623         if (is_power_of_2(size))
624                 align = max(align, size);
625         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
626
627 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
628         s->useroffset = useroffset;
629         s->usersize = usersize;
630 #endif
631
632         err = __kmem_cache_create(s, flags);
633
634         if (err)
635                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
636                                         name, size, err);
637
638         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
639 }
640
641 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
642                                                       unsigned int size,
643                                                       slab_flags_t flags)
644 {
645         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
646
647         if (!s)
648                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
649
650         create_boot_cache(s, name, size, flags | SLAB_KMALLOC, 0, size);
651         list_add(&s->list, &slab_caches);
652         s->refcount = 1;
653         return s;
654 }
655
656 struct kmem_cache *
657 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
658 { /* initialization for https://llvm.org/pr42570 */ };
659 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
660
661 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
662 unsigned long random_kmalloc_seed __ro_after_init;
663 EXPORT_SYMBOL(random_kmalloc_seed);
664 #endif
665
666 /*
667  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
668  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
669  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
670  * fls.
671  */
672 u8 kmalloc_size_index[24] __ro_after_init = {
673         3,      /* 8 */
674         4,      /* 16 */
675         5,      /* 24 */
676         5,      /* 32 */
677         6,      /* 40 */
678         6,      /* 48 */
679         6,      /* 56 */
680         6,      /* 64 */
681         1,      /* 72 */
682         1,      /* 80 */
683         1,      /* 88 */
684         1,      /* 96 */
685         7,      /* 104 */
686         7,      /* 112 */
687         7,      /* 120 */
688         7,      /* 128 */
689         2,      /* 136 */
690         2,      /* 144 */
691         2,      /* 152 */
692         2,      /* 160 */
693         2,      /* 168 */
694         2,      /* 176 */
695         2,      /* 184 */
696         2       /* 192 */
697 };
698
699 size_t kmalloc_size_roundup(size_t size)
700 {
701         if (size && size <= KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
702                 /*
703                  * The flags don't matter since size_index is common to all.
704                  * Neither does the caller for just getting ->object_size.
705                  */
706                 return kmalloc_slab(size, GFP_KERNEL, 0)->object_size;
707         }
708
709         /* Above the smaller buckets, size is a multiple of page size. */
710         if (size && size <= KMALLOC_MAX_SIZE)
711                 return PAGE_SIZE << get_order(size);
712
713         /*
714          * Return 'size' for 0 - kmalloc() returns ZERO_SIZE_PTR
715          * and very large size - kmalloc() may fail.
716          */
717         return size;
718
719 }
720 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_size_roundup);
721
722 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
723 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)    .name[KMALLOC_DMA] = "dma-kmalloc-" #sz,
724 #else
725 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)
726 #endif
727
728 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
729 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz) .name[KMALLOC_CGROUP] = "kmalloc-cg-" #sz,
730 #else
731 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz)
732 #endif
733
734 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
735 #define KMALLOC_RCL_NAME(sz)    .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #sz,
736 #else
737 #define KMALLOC_RCL_NAME(sz)
738 #endif
739
740 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
741 #define __KMALLOC_RANDOM_CONCAT(a, b) a ## b
742 #define KMALLOC_RANDOM_NAME(N, sz) __KMALLOC_RANDOM_CONCAT(KMA_RAND_, N)(sz)
743 #define KMA_RAND_1(sz)                  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  1] = "kmalloc-rnd-01-" #sz,
744 #define KMA_RAND_2(sz)  KMA_RAND_1(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  2] = "kmalloc-rnd-02-" #sz,
745 #define KMA_RAND_3(sz)  KMA_RAND_2(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  3] = "kmalloc-rnd-03-" #sz,
746 #define KMA_RAND_4(sz)  KMA_RAND_3(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  4] = "kmalloc-rnd-04-" #sz,
747 #define KMA_RAND_5(sz)  KMA_RAND_4(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  5] = "kmalloc-rnd-05-" #sz,
748 #define KMA_RAND_6(sz)  KMA_RAND_5(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  6] = "kmalloc-rnd-06-" #sz,
749 #define KMA_RAND_7(sz)  KMA_RAND_6(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  7] = "kmalloc-rnd-07-" #sz,
750 #define KMA_RAND_8(sz)  KMA_RAND_7(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  8] = "kmalloc-rnd-08-" #sz,
751 #define KMA_RAND_9(sz)  KMA_RAND_8(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  9] = "kmalloc-rnd-09-" #sz,
752 #define KMA_RAND_10(sz) KMA_RAND_9(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START + 10] = "kmalloc-rnd-10-" #sz,
753 #define KMA_RAND_11(sz) KMA_RAND_10(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 11] = "kmalloc-rnd-11-" #sz,
754 #define KMA_RAND_12(sz) KMA_RAND_11(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 12] = "kmalloc-rnd-12-" #sz,
755 #define KMA_RAND_13(sz) KMA_RAND_12(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 13] = "kmalloc-rnd-13-" #sz,
756 #define KMA_RAND_14(sz) KMA_RAND_13(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 14] = "kmalloc-rnd-14-" #sz,
757 #define KMA_RAND_15(sz) KMA_RAND_14(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 15] = "kmalloc-rnd-15-" #sz,
758 #else // CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
759 #define KMALLOC_RANDOM_NAME(N, sz)
760 #endif
761
762 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
763 {                                                               \
764         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
765         KMALLOC_RCL_NAME(__short_size)                          \
766         KMALLOC_CGROUP_NAME(__short_size)                       \
767         KMALLOC_DMA_NAME(__short_size)                          \
768         KMALLOC_RANDOM_NAME(RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR, __short_size)     \
769         .size = __size,                                         \
770 }
771
772 /*
773  * kmalloc_info[] is to make slab_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
774  * kmalloc_index() supports up to 2^21=2MB, so the final entry of the table is
775  * kmalloc-2M.
776  */
777 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
778         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
779         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
780         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
781         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
782         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
783         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
784         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
785         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
786         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
787         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
788         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
789         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
790         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
791         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
792         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
793         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
794         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
795         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
796         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
797         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
798         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
799         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M)
800 };
801
802 /*
803  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
804  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
805  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
806  *
807  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
808  * handle the index determination for the smaller caches.
809  *
810  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
811  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
812  */
813 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
814 {
815         unsigned int i;
816
817         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
818                 !is_power_of_2(KMALLOC_MIN_SIZE));
819
820         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
821                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
822
823                 if (elem >= ARRAY_SIZE(kmalloc_size_index))
824                         break;
825                 kmalloc_size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
826         }
827
828         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
829                 /*
830                  * The 96 byte sized cache is not used if the alignment
831                  * is 64 byte.
832                  */
833                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
834                         kmalloc_size_index[size_index_elem(i)] = 7;
835
836         }
837
838         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
839                 /*
840                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
841                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
842                  * instead.
843                  */
844                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
845                         kmalloc_size_index[size_index_elem(i)] = 8;
846         }
847 }
848
849 static unsigned int __kmalloc_minalign(void)
850 {
851         unsigned int minalign = dma_get_cache_alignment();
852
853         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_BOUNCE_UNALIGNED_KMALLOC) &&
854             is_swiotlb_allocated())
855                 minalign = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
856
857         return max(minalign, arch_slab_minalign());
858 }
859
860 static void __init
861 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type)
862 {
863         slab_flags_t flags = 0;
864         unsigned int minalign = __kmalloc_minalign();
865         unsigned int aligned_size = kmalloc_info[idx].size;
866         int aligned_idx = idx;
867
868         if ((KMALLOC_RECLAIM != KMALLOC_NORMAL) && (type == KMALLOC_RECLAIM)) {
869                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
870         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_CGROUP)) {
871                 if (mem_cgroup_kmem_disabled()) {
872                         kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][idx];
873                         return;
874                 }
875                 flags |= SLAB_ACCOUNT;
876         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && (type == KMALLOC_DMA)) {
877                 flags |= SLAB_CACHE_DMA;
878         }
879
880 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
881         if (type >= KMALLOC_RANDOM_START && type <= KMALLOC_RANDOM_END)
882                 flags |= SLAB_NO_MERGE;
883 #endif
884
885         /*
886          * If CONFIG_MEMCG_KMEM is enabled, disable cache merging for
887          * KMALLOC_NORMAL caches.
888          */
889         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_NORMAL))
890                 flags |= SLAB_NO_MERGE;
891
892         if (minalign > ARCH_KMALLOC_MINALIGN) {
893                 aligned_size = ALIGN(aligned_size, minalign);
894                 aligned_idx = __kmalloc_index(aligned_size, false);
895         }
896
897         if (!kmalloc_caches[type][aligned_idx])
898                 kmalloc_caches[type][aligned_idx] = create_kmalloc_cache(
899                                         kmalloc_info[aligned_idx].name[type],
900                                         aligned_size, flags);
901         if (idx != aligned_idx)
902                 kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[type][aligned_idx];
903 }
904
905 /*
906  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
907  * may already have been created because they were needed to
908  * enable allocations for slab creation.
909  */
910 void __init create_kmalloc_caches(void)
911 {
912         int i;
913         enum kmalloc_cache_type type;
914
915         /*
916          * Including KMALLOC_CGROUP if CONFIG_MEMCG_KMEM defined
917          */
918         for (type = KMALLOC_NORMAL; type < NR_KMALLOC_TYPES; type++) {
919                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
920                         if (!kmalloc_caches[type][i])
921                                 new_kmalloc_cache(i, type);
922
923                         /*
924                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
925                          * These have to be created immediately after the
926                          * earlier power of two caches
927                          */
928                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
929                                         !kmalloc_caches[type][1])
930                                 new_kmalloc_cache(1, type);
931                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
932                                         !kmalloc_caches[type][2])
933                                 new_kmalloc_cache(2, type);
934                 }
935         }
936 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
937         random_kmalloc_seed = get_random_u64();
938 #endif
939
940         /* Kmalloc array is now usable */
941         slab_state = UP;
942 }
943
944 /**
945  * __ksize -- Report full size of underlying allocation
946  * @object: pointer to the object
947  *
948  * This should only be used internally to query the true size of allocations.
949  * It is not meant to be a way to discover the usable size of an allocation
950  * after the fact. Instead, use kmalloc_size_roundup(). Using memory beyond
951  * the originally requested allocation size may trigger KASAN, UBSAN_BOUNDS,
952  * and/or FORTIFY_SOURCE.
953  *
954  * Return: size of the actual memory used by @object in bytes
955  */
956 size_t __ksize(const void *object)
957 {
958         struct folio *folio;
959
960         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
961                 return 0;
962
963         folio = virt_to_folio(object);
964
965         if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
966                 if (WARN_ON(folio_size(folio) <= KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
967                         return 0;
968                 if (WARN_ON(object != folio_address(folio)))
969                         return 0;
970                 return folio_size(folio);
971         }
972
973 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
974         skip_orig_size_check(folio_slab(folio)->slab_cache, object);
975 #endif
976
977         return slab_ksize(folio_slab(folio)->slab_cache);
978 }
979
980 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
981 {
982         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
983
984         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
985         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
986                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
987         dump_stack();
988
989         return flags;
990 }
991
992 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
993 /* Randomize a generic freelist */
994 static void freelist_randomize(unsigned int *list,
995                                unsigned int count)
996 {
997         unsigned int rand;
998         unsigned int i;
999
1000         for (i = 0; i < count; i++)
1001                 list[i] = i;
1002
1003         /* Fisher-Yates shuffle */
1004         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1005                 rand = get_random_u32_below(i + 1);
1006                 swap(list[i], list[rand]);
1007         }
1008 }
1009
1010 /* Create a random sequence per cache */
1011 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1012                                     gfp_t gfp)
1013 {
1014
1015         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1016                 return 0;
1017
1018         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1019         if (!cachep->random_seq)
1020                 return -ENOMEM;
1021
1022         freelist_randomize(cachep->random_seq, count);
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1027 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1028 {
1029         kfree(cachep->random_seq);
1030         cachep->random_seq = NULL;
1031 }
1032 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1033
1034 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1035 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
1036
1037 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1038 {
1039         /*
1040          * Output format version, so at least we can change it
1041          * without _too_ many complaints.
1042          */
1043         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1044         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1045         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1046         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1047         seq_putc(m, '\n');
1048 }
1049
1050 static void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1051 {
1052         mutex_lock(&slab_mutex);
1053         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1054 }
1055
1056 static void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1057 {
1058         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1059 }
1060
1061 static void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1062 {
1063         mutex_unlock(&slab_mutex);
1064 }
1065
1066 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1067 {
1068         struct slabinfo sinfo;
1069
1070         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1071         get_slabinfo(s, &sinfo);
1072
1073         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1074                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1075                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1076
1077         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1078                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1079         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1080                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1081         slabinfo_show_stats(m, s);
1082         seq_putc(m, '\n');
1083 }
1084
1085 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1086 {
1087         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1088
1089         if (p == slab_caches.next)
1090                 print_slabinfo_header(m);
1091         cache_show(s, m);
1092         return 0;
1093 }
1094
1095 void dump_unreclaimable_slab(void)
1096 {
1097         struct kmem_cache *s;
1098         struct slabinfo sinfo;
1099
1100         /*
1101          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1102          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1103          * risk of crash.
1104          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1105          * without acquiring the mutex.
1106          */
1107         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1108                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1109                 return;
1110         }
1111
1112         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1113         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1114
1115         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1116                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1117                         continue;
1118
1119                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1120
1121                 if (sinfo.num_objs > 0)
1122                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1123                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1124                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1125         }
1126         mutex_unlock(&slab_mutex);
1127 }
1128
1129 /*
1130  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1131  *
1132  * Output layout:
1133  * cache-name
1134  * num-active-objs
1135  * total-objs
1136  * object size
1137  * num-active-slabs
1138  * total-slabs
1139  * num-pages-per-slab
1140  * + further values on SMP and with statistics enabled
1141  */
1142 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1143         .start = slab_start,
1144         .next = slab_next,
1145         .stop = slab_stop,
1146         .show = slab_show,
1147 };
1148
1149 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1150 {
1151         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1152 }
1153
1154 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1155         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1156         .proc_open      = slabinfo_open,
1157         .proc_read      = seq_read,
1158         .proc_write     = slabinfo_write,
1159         .proc_lseek     = seq_lseek,
1160         .proc_release   = seq_release,
1161 };
1162
1163 static int __init slab_proc_init(void)
1164 {
1165         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1166         return 0;
1167 }
1168 module_init(slab_proc_init);
1169
1170 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1171
1172 static __always_inline __realloc_size(2) void *
1173 __do_krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1174 {
1175         void *ret;
1176         size_t ks;
1177
1178         /* Check for double-free before calling ksize. */
1179         if (likely(!ZERO_OR_NULL_PTR(p))) {
1180                 if (!kasan_check_byte(p))
1181                         return NULL;
1182                 ks = ksize(p);
1183         } else
1184                 ks = 0;
1185
1186         /* If the object still fits, repoison it precisely. */
1187         if (ks >= new_size) {
1188                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1189                 return (void *)p;
1190         }
1191
1192         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1193         if (ret && p) {
1194                 /* Disable KASAN checks as the object's redzone is accessed. */
1195                 kasan_disable_current();
1196                 memcpy(ret, kasan_reset_tag(p), ks);
1197                 kasan_enable_current();
1198         }
1199
1200         return ret;
1201 }
1202
1203 /**
1204  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1205  * @p: object to reallocate memory for.
1206  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1207  * @flags: the type of memory to allocate.
1208  *
1209  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1210  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1211  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1212  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1213  *
1214  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1215  */
1216 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1217 {
1218         void *ret;
1219
1220         if (unlikely(!new_size)) {
1221                 kfree(p);
1222                 return ZERO_SIZE_PTR;
1223         }
1224
1225         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1226         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1227                 kfree(p);
1228
1229         return ret;
1230 }
1231 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1232
1233 /**
1234  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1235  * @p: object to free memory of
1236  *
1237  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1238  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1239  *
1240  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1241  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1242  * careful when using this function in performance sensitive code.
1243  */
1244 void kfree_sensitive(const void *p)
1245 {
1246         size_t ks;
1247         void *mem = (void *)p;
1248
1249         ks = ksize(mem);
1250         if (ks) {
1251                 kasan_unpoison_range(mem, ks);
1252                 memzero_explicit(mem, ks);
1253         }
1254         kfree(mem);
1255 }
1256 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1257
1258 size_t ksize(const void *objp)
1259 {
1260         /*
1261          * We need to first check that the pointer to the object is valid.
1262          * The KASAN report printed from ksize() is more useful, then when
1263          * it's printed later when the behaviour could be undefined due to
1264          * a potential use-after-free or double-free.
1265          *
1266          * We use kasan_check_byte(), which is supported for the hardware
1267          * tag-based KASAN mode, unlike kasan_check_read/write().
1268          *
1269          * If the pointed to memory is invalid, we return 0 to avoid users of
1270          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1271          *
1272          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1273          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1274          */
1275         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !kasan_check_byte(objp))
1276                 return 0;
1277
1278         return kfence_ksize(objp) ?: __ksize(objp);
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1281
1282 /* Tracepoints definitions. */
1283 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1284 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1285 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1286 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1287