mm/slab_common.c

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