GNU Linux-libre 6.8.7-gnu
[releases.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 | kasan_never_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(size, 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 slub_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         sysfs_slab_unlink(s);
408         sysfs_slab_release(s);
409 }
410 #else
411 static void kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
412 {
413         slab_kmem_cache_release(s);
414 }
415 #endif
416
417 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
418 {
419         LIST_HEAD(to_destroy);
420         struct kmem_cache *s, *s2;
421
422         /*
423          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
424          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
425          * through RCU and the associated kmem_cache are dereferenced
426          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
427          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
428          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
429          * asynchronously.
430          */
431         mutex_lock(&slab_mutex);
432         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
433         mutex_unlock(&slab_mutex);
434
435         if (list_empty(&to_destroy))
436                 return;
437
438         rcu_barrier();
439
440         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
441                 debugfs_slab_release(s);
442                 kfence_shutdown_cache(s);
443                 kmem_cache_release(s);
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                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
459                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
460         } else {
461                 kfence_shutdown_cache(s);
462                 debugfs_slab_release(s);
463         }
464
465         return 0;
466 }
467
468 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
469 {
470         __kmem_cache_release(s);
471         kfree_const(s->name);
472         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
473 }
474
475 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
476 {
477         int err = -EBUSY;
478         bool rcu_set;
479
480         if (unlikely(!s) || !kasan_check_byte(s))
481                 return;
482
483         cpus_read_lock();
484         mutex_lock(&slab_mutex);
485
486         rcu_set = s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU;
487
488         s->refcount--;
489         if (s->refcount)
490                 goto out_unlock;
491
492         err = shutdown_cache(s);
493         WARN(err, "%s %s: Slab cache still has objects when called from %pS",
494              __func__, s->name, (void *)_RET_IP_);
495 out_unlock:
496         mutex_unlock(&slab_mutex);
497         cpus_read_unlock();
498         if (!err && !rcu_set)
499                 kmem_cache_release(s);
500 }
501 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
502
503 /**
504  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
505  * @cachep: The cache to shrink.
506  *
507  * Releases as many slabs as possible for a cache.
508  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
509  *
510  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
511  */
512 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
513 {
514         kasan_cache_shrink(cachep);
515
516         return __kmem_cache_shrink(cachep);
517 }
518 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
519
520 bool slab_is_available(void)
521 {
522         return slab_state >= UP;
523 }
524
525 #ifdef CONFIG_PRINTK
526 static void kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
527 {
528         if (__kfence_obj_info(kpp, object, slab))
529                 return;
530         __kmem_obj_info(kpp, object, slab);
531 }
532
533 /**
534  * kmem_dump_obj - Print available slab provenance information
535  * @object: slab object for which to find provenance information.
536  *
537  * This function uses pr_cont(), so that the caller is expected to have
538  * printed out whatever preamble is appropriate.  The provenance information
539  * depends on the type of object and on how much debugging is enabled.
540  * For a slab-cache object, the fact that it is a slab object is printed,
541  * and, if available, the slab name, return address, and stack trace from
542  * the allocation and last free path of that object.
543  *
544  * Return: %true if the pointer is to a not-yet-freed object from
545  * kmalloc() or kmem_cache_alloc(), either %true or %false if the pointer
546  * is to an already-freed object, and %false otherwise.
547  */
548 bool kmem_dump_obj(void *object)
549 {
550         char *cp = IS_ENABLED(CONFIG_MMU) ? "" : "/vmalloc";
551         int i;
552         struct slab *slab;
553         unsigned long ptroffset;
554         struct kmem_obj_info kp = { };
555
556         /* Some arches consider ZERO_SIZE_PTR to be a valid address. */
557         if (object < (void *)PAGE_SIZE || !virt_addr_valid(object))
558                 return false;
559         slab = virt_to_slab(object);
560         if (!slab)
561                 return false;
562
563         kmem_obj_info(&kp, object, slab);
564         if (kp.kp_slab_cache)
565                 pr_cont(" slab%s %s", cp, kp.kp_slab_cache->name);
566         else
567                 pr_cont(" slab%s", cp);
568         if (is_kfence_address(object))
569                 pr_cont(" (kfence)");
570         if (kp.kp_objp)
571                 pr_cont(" start %px", kp.kp_objp);
572         if (kp.kp_data_offset)
573                 pr_cont(" data offset %lu", kp.kp_data_offset);
574         if (kp.kp_objp) {
575                 ptroffset = ((char *)object - (char *)kp.kp_objp) - kp.kp_data_offset;
576                 pr_cont(" pointer offset %lu", ptroffset);
577         }
578         if (kp.kp_slab_cache && kp.kp_slab_cache->object_size)
579                 pr_cont(" size %u", kp.kp_slab_cache->object_size);
580         if (kp.kp_ret)
581                 pr_cont(" allocated at %pS\n", kp.kp_ret);
582         else
583                 pr_cont("\n");
584         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_stack); i++) {
585                 if (!kp.kp_stack[i])
586                         break;
587                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_stack[i]);
588         }
589
590         if (kp.kp_free_stack[0])
591                 pr_cont(" Free path:\n");
592
593         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(kp.kp_free_stack); i++) {
594                 if (!kp.kp_free_stack[i])
595                         break;
596                 pr_info("    %pS\n", kp.kp_free_stack[i]);
597         }
598
599         return true;
600 }
601 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_dump_obj);
602 #endif
603
604 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
605 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
606                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
607                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
608 {
609         int err;
610         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
611
612         s->name = name;
613         s->size = s->object_size = size;
614
615         /*
616          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
617          * caches, regardless of SL*B debugging options.
618          */
619         if (is_power_of_2(size))
620                 align = max(align, size);
621         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
622
623 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
624         s->useroffset = useroffset;
625         s->usersize = usersize;
626 #endif
627
628         err = __kmem_cache_create(s, flags);
629
630         if (err)
631                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
632                                         name, size, err);
633
634         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
635 }
636
637 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
638                                                       unsigned int size,
639                                                       slab_flags_t flags)
640 {
641         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
642
643         if (!s)
644                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
645
646         create_boot_cache(s, name, size, flags | SLAB_KMALLOC, 0, size);
647         list_add(&s->list, &slab_caches);
648         s->refcount = 1;
649         return s;
650 }
651
652 struct kmem_cache *
653 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
654 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
655 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
656
657 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
658 unsigned long random_kmalloc_seed __ro_after_init;
659 EXPORT_SYMBOL(random_kmalloc_seed);
660 #endif
661
662 /*
663  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
664  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
665  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
666  * fls.
667  */
668 u8 kmalloc_size_index[24] __ro_after_init = {
669         3,      /* 8 */
670         4,      /* 16 */
671         5,      /* 24 */
672         5,      /* 32 */
673         6,      /* 40 */
674         6,      /* 48 */
675         6,      /* 56 */
676         6,      /* 64 */
677         1,      /* 72 */
678         1,      /* 80 */
679         1,      /* 88 */
680         1,      /* 96 */
681         7,      /* 104 */
682         7,      /* 112 */
683         7,      /* 120 */
684         7,      /* 128 */
685         2,      /* 136 */
686         2,      /* 144 */
687         2,      /* 152 */
688         2,      /* 160 */
689         2,      /* 168 */
690         2,      /* 176 */
691         2,      /* 184 */
692         2       /* 192 */
693 };
694
695 size_t kmalloc_size_roundup(size_t size)
696 {
697         if (size && size <= KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
698                 /*
699                  * The flags don't matter since size_index is common to all.
700                  * Neither does the caller for just getting ->object_size.
701                  */
702                 return kmalloc_slab(size, GFP_KERNEL, 0)->object_size;
703         }
704
705         /* Above the smaller buckets, size is a multiple of page size. */
706         if (size && size <= KMALLOC_MAX_SIZE)
707                 return PAGE_SIZE << get_order(size);
708
709         /*
710          * Return 'size' for 0 - kmalloc() returns ZERO_SIZE_PTR
711          * and very large size - kmalloc() may fail.
712          */
713         return size;
714
715 }
716 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_size_roundup);
717
718 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
719 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)    .name[KMALLOC_DMA] = "dma-kmalloc-" #sz,
720 #else
721 #define KMALLOC_DMA_NAME(sz)
722 #endif
723
724 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
725 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz) .name[KMALLOC_CGROUP] = "kmalloc-cg-" #sz,
726 #else
727 #define KMALLOC_CGROUP_NAME(sz)
728 #endif
729
730 #ifndef CONFIG_SLUB_TINY
731 #define KMALLOC_RCL_NAME(sz)    .name[KMALLOC_RECLAIM] = "kmalloc-rcl-" #sz,
732 #else
733 #define KMALLOC_RCL_NAME(sz)
734 #endif
735
736 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
737 #define __KMALLOC_RANDOM_CONCAT(a, b) a ## b
738 #define KMALLOC_RANDOM_NAME(N, sz) __KMALLOC_RANDOM_CONCAT(KMA_RAND_, N)(sz)
739 #define KMA_RAND_1(sz)                  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  1] = "kmalloc-rnd-01-" #sz,
740 #define KMA_RAND_2(sz)  KMA_RAND_1(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  2] = "kmalloc-rnd-02-" #sz,
741 #define KMA_RAND_3(sz)  KMA_RAND_2(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  3] = "kmalloc-rnd-03-" #sz,
742 #define KMA_RAND_4(sz)  KMA_RAND_3(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  4] = "kmalloc-rnd-04-" #sz,
743 #define KMA_RAND_5(sz)  KMA_RAND_4(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  5] = "kmalloc-rnd-05-" #sz,
744 #define KMA_RAND_6(sz)  KMA_RAND_5(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  6] = "kmalloc-rnd-06-" #sz,
745 #define KMA_RAND_7(sz)  KMA_RAND_6(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  7] = "kmalloc-rnd-07-" #sz,
746 #define KMA_RAND_8(sz)  KMA_RAND_7(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  8] = "kmalloc-rnd-08-" #sz,
747 #define KMA_RAND_9(sz)  KMA_RAND_8(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START +  9] = "kmalloc-rnd-09-" #sz,
748 #define KMA_RAND_10(sz) KMA_RAND_9(sz)  .name[KMALLOC_RANDOM_START + 10] = "kmalloc-rnd-10-" #sz,
749 #define KMA_RAND_11(sz) KMA_RAND_10(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 11] = "kmalloc-rnd-11-" #sz,
750 #define KMA_RAND_12(sz) KMA_RAND_11(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 12] = "kmalloc-rnd-12-" #sz,
751 #define KMA_RAND_13(sz) KMA_RAND_12(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 13] = "kmalloc-rnd-13-" #sz,
752 #define KMA_RAND_14(sz) KMA_RAND_13(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 14] = "kmalloc-rnd-14-" #sz,
753 #define KMA_RAND_15(sz) KMA_RAND_14(sz) .name[KMALLOC_RANDOM_START + 15] = "kmalloc-rnd-15-" #sz,
754 #else // CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
755 #define KMALLOC_RANDOM_NAME(N, sz)
756 #endif
757
758 #define INIT_KMALLOC_INFO(__size, __short_size)                 \
759 {                                                               \
760         .name[KMALLOC_NORMAL]  = "kmalloc-" #__short_size,      \
761         KMALLOC_RCL_NAME(__short_size)                          \
762         KMALLOC_CGROUP_NAME(__short_size)                       \
763         KMALLOC_DMA_NAME(__short_size)                          \
764         KMALLOC_RANDOM_NAME(RANDOM_KMALLOC_CACHES_NR, __short_size)     \
765         .size = __size,                                         \
766 }
767
768 /*
769  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
770  * kmalloc_index() supports up to 2^21=2MB, so the final entry of the table is
771  * kmalloc-2M.
772  */
773 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
774         INIT_KMALLOC_INFO(0, 0),
775         INIT_KMALLOC_INFO(96, 96),
776         INIT_KMALLOC_INFO(192, 192),
777         INIT_KMALLOC_INFO(8, 8),
778         INIT_KMALLOC_INFO(16, 16),
779         INIT_KMALLOC_INFO(32, 32),
780         INIT_KMALLOC_INFO(64, 64),
781         INIT_KMALLOC_INFO(128, 128),
782         INIT_KMALLOC_INFO(256, 256),
783         INIT_KMALLOC_INFO(512, 512),
784         INIT_KMALLOC_INFO(1024, 1k),
785         INIT_KMALLOC_INFO(2048, 2k),
786         INIT_KMALLOC_INFO(4096, 4k),
787         INIT_KMALLOC_INFO(8192, 8k),
788         INIT_KMALLOC_INFO(16384, 16k),
789         INIT_KMALLOC_INFO(32768, 32k),
790         INIT_KMALLOC_INFO(65536, 64k),
791         INIT_KMALLOC_INFO(131072, 128k),
792         INIT_KMALLOC_INFO(262144, 256k),
793         INIT_KMALLOC_INFO(524288, 512k),
794         INIT_KMALLOC_INFO(1048576, 1M),
795         INIT_KMALLOC_INFO(2097152, 2M)
796 };
797
798 /*
799  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
800  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
801  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
802  *
803  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
804  * handle the index determination for the smaller caches.
805  *
806  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
807  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
808  */
809 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
810 {
811         unsigned int i;
812
813         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
814                 !is_power_of_2(KMALLOC_MIN_SIZE));
815
816         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
817                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
818
819                 if (elem >= ARRAY_SIZE(kmalloc_size_index))
820                         break;
821                 kmalloc_size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
822         }
823
824         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
825                 /*
826                  * The 96 byte sized cache is not used if the alignment
827                  * is 64 byte.
828                  */
829                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
830                         kmalloc_size_index[size_index_elem(i)] = 7;
831
832         }
833
834         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
835                 /*
836                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
837                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
838                  * instead.
839                  */
840                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
841                         kmalloc_size_index[size_index_elem(i)] = 8;
842         }
843 }
844
845 static unsigned int __kmalloc_minalign(void)
846 {
847         unsigned int minalign = dma_get_cache_alignment();
848
849         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_BOUNCE_UNALIGNED_KMALLOC) &&
850             is_swiotlb_allocated())
851                 minalign = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
852
853         return max(minalign, arch_slab_minalign());
854 }
855
856 void __init
857 new_kmalloc_cache(int idx, enum kmalloc_cache_type type, slab_flags_t flags)
858 {
859         unsigned int minalign = __kmalloc_minalign();
860         unsigned int aligned_size = kmalloc_info[idx].size;
861         int aligned_idx = idx;
862
863         if ((KMALLOC_RECLAIM != KMALLOC_NORMAL) && (type == KMALLOC_RECLAIM)) {
864                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
865         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_CGROUP)) {
866                 if (mem_cgroup_kmem_disabled()) {
867                         kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][idx];
868                         return;
869                 }
870                 flags |= SLAB_ACCOUNT;
871         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && (type == KMALLOC_DMA)) {
872                 flags |= SLAB_CACHE_DMA;
873         }
874
875 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
876         if (type >= KMALLOC_RANDOM_START && type <= KMALLOC_RANDOM_END)
877                 flags |= SLAB_NO_MERGE;
878 #endif
879
880         /*
881          * If CONFIG_MEMCG_KMEM is enabled, disable cache merging for
882          * KMALLOC_NORMAL caches.
883          */
884         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) && (type == KMALLOC_NORMAL))
885                 flags |= SLAB_NO_MERGE;
886
887         if (minalign > ARCH_KMALLOC_MINALIGN) {
888                 aligned_size = ALIGN(aligned_size, minalign);
889                 aligned_idx = __kmalloc_index(aligned_size, false);
890         }
891
892         if (!kmalloc_caches[type][aligned_idx])
893                 kmalloc_caches[type][aligned_idx] = create_kmalloc_cache(
894                                         kmalloc_info[aligned_idx].name[type],
895                                         aligned_size, flags);
896         if (idx != aligned_idx)
897                 kmalloc_caches[type][idx] = kmalloc_caches[type][aligned_idx];
898 }
899
900 /*
901  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
902  * may already have been created because they were needed to
903  * enable allocations for slab creation.
904  */
905 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
906 {
907         int i;
908         enum kmalloc_cache_type type;
909
910         /*
911          * Including KMALLOC_CGROUP if CONFIG_MEMCG_KMEM defined
912          */
913         for (type = KMALLOC_NORMAL; type < NR_KMALLOC_TYPES; type++) {
914                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
915                         if (!kmalloc_caches[type][i])
916                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
917
918                         /*
919                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
920                          * These have to be created immediately after the
921                          * earlier power of two caches
922                          */
923                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
924                                         !kmalloc_caches[type][1])
925                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
926                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
927                                         !kmalloc_caches[type][2])
928                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
929                 }
930         }
931 #ifdef CONFIG_RANDOM_KMALLOC_CACHES
932         random_kmalloc_seed = get_random_u64();
933 #endif
934
935         /* Kmalloc array is now usable */
936         slab_state = UP;
937 }
938
939 /**
940  * __ksize -- Report full size of underlying allocation
941  * @object: pointer to the object
942  *
943  * This should only be used internally to query the true size of allocations.
944  * It is not meant to be a way to discover the usable size of an allocation
945  * after the fact. Instead, use kmalloc_size_roundup(). Using memory beyond
946  * the originally requested allocation size may trigger KASAN, UBSAN_BOUNDS,
947  * and/or FORTIFY_SOURCE.
948  *
949  * Return: size of the actual memory used by @object in bytes
950  */
951 size_t __ksize(const void *object)
952 {
953         struct folio *folio;
954
955         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
956                 return 0;
957
958         folio = virt_to_folio(object);
959
960         if (unlikely(!folio_test_slab(folio))) {
961                 if (WARN_ON(folio_size(folio) <= KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
962                         return 0;
963                 if (WARN_ON(object != folio_address(folio)))
964                         return 0;
965                 return folio_size(folio);
966         }
967
968 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
969         skip_orig_size_check(folio_slab(folio)->slab_cache, object);
970 #endif
971
972         return slab_ksize(folio_slab(folio)->slab_cache);
973 }
974
975 gfp_t kmalloc_fix_flags(gfp_t flags)
976 {
977         gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
978
979         flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
980         pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
981                         invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
982         dump_stack();
983
984         return flags;
985 }
986
987 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
988 /* Randomize a generic freelist */
989 static void freelist_randomize(unsigned int *list,
990                                unsigned int count)
991 {
992         unsigned int rand;
993         unsigned int i;
994
995         for (i = 0; i < count; i++)
996                 list[i] = i;
997
998         /* Fisher-Yates shuffle */
999         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1000                 rand = get_random_u32_below(i + 1);
1001                 swap(list[i], list[rand]);
1002         }
1003 }
1004
1005 /* Create a random sequence per cache */
1006 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1007                                     gfp_t gfp)
1008 {
1009
1010         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1011                 return 0;
1012
1013         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1014         if (!cachep->random_seq)
1015                 return -ENOMEM;
1016
1017         freelist_randomize(cachep->random_seq, count);
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1022 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1023 {
1024         kfree(cachep->random_seq);
1025         cachep->random_seq = NULL;
1026 }
1027 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1028
1029 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1030 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
1031
1032 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1033 {
1034         /*
1035          * Output format version, so at least we can change it
1036          * without _too_ many complaints.
1037          */
1038         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1039         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1040         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1041         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1042         seq_putc(m, '\n');
1043 }
1044
1045 static void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1046 {
1047         mutex_lock(&slab_mutex);
1048         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1049 }
1050
1051 static void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1052 {
1053         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1054 }
1055
1056 static void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1057 {
1058         mutex_unlock(&slab_mutex);
1059 }
1060
1061 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1062 {
1063         struct slabinfo sinfo;
1064
1065         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1066         get_slabinfo(s, &sinfo);
1067
1068         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1069                    s->name, sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1070                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1071
1072         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1073                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1074         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1075                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1076         slabinfo_show_stats(m, s);
1077         seq_putc(m, '\n');
1078 }
1079
1080 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1081 {
1082         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1083
1084         if (p == slab_caches.next)
1085                 print_slabinfo_header(m);
1086         cache_show(s, m);
1087         return 0;
1088 }
1089
1090 void dump_unreclaimable_slab(void)
1091 {
1092         struct kmem_cache *s;
1093         struct slabinfo sinfo;
1094
1095         /*
1096          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1097          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1098          * risk of crash.
1099          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1100          * without acquiring the mutex.
1101          */
1102         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1103                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1104                 return;
1105         }
1106
1107         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1108         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1109
1110         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
1111                 if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1112                         continue;
1113
1114                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1115
1116                 if (sinfo.num_objs > 0)
1117                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", s->name,
1118                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1119                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1120         }
1121         mutex_unlock(&slab_mutex);
1122 }
1123
1124 /*
1125  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1126  *
1127  * Output layout:
1128  * cache-name
1129  * num-active-objs
1130  * total-objs
1131  * object size
1132  * num-active-slabs
1133  * total-slabs
1134  * num-pages-per-slab
1135  * + further values on SMP and with statistics enabled
1136  */
1137 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1138         .start = slab_start,
1139         .next = slab_next,
1140         .stop = slab_stop,
1141         .show = slab_show,
1142 };
1143
1144 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1145 {
1146         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1147 }
1148
1149 static const struct proc_ops slabinfo_proc_ops = {
1150         .proc_flags     = PROC_ENTRY_PERMANENT,
1151         .proc_open      = slabinfo_open,
1152         .proc_read      = seq_read,
1153         .proc_write     = slabinfo_write,
1154         .proc_lseek     = seq_lseek,
1155         .proc_release   = seq_release,
1156 };
1157
1158 static int __init slab_proc_init(void)
1159 {
1160         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL, &slabinfo_proc_ops);
1161         return 0;
1162 }
1163 module_init(slab_proc_init);
1164
1165 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1166
1167 static __always_inline __realloc_size(2) void *
1168 __do_krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1169 {
1170         void *ret;
1171         size_t ks;
1172
1173         /* Check for double-free before calling ksize. */
1174         if (likely(!ZERO_OR_NULL_PTR(p))) {
1175                 if (!kasan_check_byte(p))
1176                         return NULL;
1177                 ks = ksize(p);
1178         } else
1179                 ks = 0;
1180
1181         /* If the object still fits, repoison it precisely. */
1182         if (ks >= new_size) {
1183                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1184                 return (void *)p;
1185         }
1186
1187         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1188         if (ret && p) {
1189                 /* Disable KASAN checks as the object's redzone is accessed. */
1190                 kasan_disable_current();
1191                 memcpy(ret, kasan_reset_tag(p), ks);
1192                 kasan_enable_current();
1193         }
1194
1195         return ret;
1196 }
1197
1198 /**
1199  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1200  * @p: object to reallocate memory for.
1201  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1202  * @flags: the type of memory to allocate.
1203  *
1204  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1205  * lesser of the new and old sizes (__GFP_ZERO flag is effectively ignored).
1206  * If @p is %NULL, krealloc() behaves exactly like kmalloc().  If @new_size
1207  * is 0 and @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1208  *
1209  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1210  */
1211 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1212 {
1213         void *ret;
1214
1215         if (unlikely(!new_size)) {
1216                 kfree(p);
1217                 return ZERO_SIZE_PTR;
1218         }
1219
1220         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1221         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1222                 kfree(p);
1223
1224         return ret;
1225 }
1226 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1227
1228 /**
1229  * kfree_sensitive - Clear sensitive information in memory before freeing
1230  * @p: object to free memory of
1231  *
1232  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1233  * If @p is %NULL, kfree_sensitive() does nothing.
1234  *
1235  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1236  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1237  * careful when using this function in performance sensitive code.
1238  */
1239 void kfree_sensitive(const void *p)
1240 {
1241         size_t ks;
1242         void *mem = (void *)p;
1243
1244         ks = ksize(mem);
1245         if (ks) {
1246                 kasan_unpoison_range(mem, ks);
1247                 memzero_explicit(mem, ks);
1248         }
1249         kfree(mem);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL(kfree_sensitive);
1252
1253 size_t ksize(const void *objp)
1254 {
1255         /*
1256          * We need to first check that the pointer to the object is valid.
1257          * The KASAN report printed from ksize() is more useful, then when
1258          * it's printed later when the behaviour could be undefined due to
1259          * a potential use-after-free or double-free.
1260          *
1261          * We use kasan_check_byte(), which is supported for the hardware
1262          * tag-based KASAN mode, unlike kasan_check_read/write().
1263          *
1264          * If the pointed to memory is invalid, we return 0 to avoid users of
1265          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1266          *
1267          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1268          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1269          */
1270         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)) || !kasan_check_byte(objp))
1271                 return 0;
1272
1273         return kfence_ksize(objp) ?: __ksize(objp);
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1276
1277 /* Tracepoints definitions. */
1278 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1279 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1280 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1281 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1282